压电效应
某些单晶材料的结构具有非对称特性,当这些材料受到外加应力作用而产生应变时,其内部晶格结构的变化(形变)会*原来宏观表现为电中性的状态,产生****化电场(电****化),所产生的电场(电****化强度)与应变的大小成正比。这种现象称为正压电效应,它是由居里兄弟于1880年发现的。随后,在1881年又进一步发现这类单晶材料还具有逆压电效应,即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时,会有应力和应变产生,其应变与外电场的大小成正比。
压电效应是晶体结构的一个特性,它与晶体结构的非对称性有关,而压电效应的大小及性质则与施加的应力或电场对晶体结晶轴的相对方向有关。
具有压电效应的单晶材料种类很多,****常用的如天然石英(SiO2)晶体,以及人工单晶材料如*锂(Li2SO4)、铌酸锂(LiNbO3)等等。
电致伸缩效应
某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团,即所谓“电畴”,它具有一定的****化,并且沿****化方向的长度往往与其他方向的长度不同。当有外加电场作用时,电畴会发生转动,使其****化方向与外加电场方向趋于一致,从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化,表现为弹性应变。这种现象称为电致伸缩效应。
电致伸缩效应也有逆效应,即具有电致伸缩效应的多晶材料在经受外加应力产生应变时,其总的****化强度将会发生变化,即表现为电****化(产生电场)。
因此,电致伸缩效应可以说与电****化现象有关(自****化)。
压电陶瓷的用途非常广泛。下面我们来举其中几例:
①声音转换器; 声音转换器是****常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂呜器就是电流通过压电陶瓷的压电效应产生振动,而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制,可产生不同频率的振动,从而发出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡,就是通过压电效应把机械振动转换为交流电信号。
②压电器;自从一次*中英军发明了坦克,并在法国索姆河的战斗中使用而重创了德军后,压电陶瓷片批发,坦克在多次战斗中大显身手。然而到了20世纪六七十年代,压电陶瓷片价格低,由于反坦克的发明,坦克失去了昔日的*。反坦克炮发射出的接触坦克,就会把坦克炸得粉碎。这是因为*上装有压电陶瓷,它能把相碰时的强大机械力转变为瞬间高电压,爆发火花。