壓電性特異的多元單晶壓電體
傳統(tǒng)的壓電陶瓷較其它類型的壓電材料壓電效應(yīng)要強(qiáng),從而得到了廣泛應(yīng)用。但作為大應(yīng)邊,高能換能材料,傳統(tǒng)壓電陶瓷的壓電效應(yīng)仍不能滿足要求。于是近幾年來(lái),人們?yōu)榱搜芯砍鼍哂懈鼉?yōu)異壓電性的新壓電材料,做了大量工作,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3單晶(A=Zn2+,Mg2+)。這類單晶的d33可達(dá)2600pc/N(壓電陶瓷d33為850pc/N),k33可高達(dá)0.95(壓電陶瓷K33高達(dá)0.8),其應(yīng)變>1.7%,幾乎比壓電陶瓷應(yīng)變高一個(gè)數(shù)量級(jí)。雖然存在PbTiO3陶瓷燒成難、極化難、制作大尺寸產(chǎn)品難的問(wèn)題,人們還是在改性方面作了大量工作,改善其燒結(jié)性。儲(chǔ)能密度高達(dá)130J/kg,而壓電陶瓷儲(chǔ)能密度在10J/kg以內(nèi)。鐵電壓電學(xué)者們稱這類材料的出現(xiàn)是壓電材料發(fā)展的又一次飛躍。現(xiàn)在美國(guó)、日本、俄羅斯和中國(guó)已開(kāi)始進(jìn)行這類材料的生產(chǎn)工藝研究,它的批量生產(chǎn)的成功必將帶來(lái)壓電材料應(yīng)用的飛速發(fā)展。
如果在一塊多疇的晶體上加足夠高的直流電場(chǎng)時(shí),自發(fā)極化方向與電場(chǎng)方向一致的電疇便不斷增大,而自發(fā)極化方向與電場(chǎng)方向不一致的電疇則不斷減小,后整個(gè)晶體由多疇變成單疇,自發(fā)極化方向與電場(chǎng)方向一致。有時(shí),也把這種電疇變化的過(guò)程,稱為電疇轉(zhuǎn)向。
在壓電陶瓷生產(chǎn)中,極化工序的作用,就是在陶瓷片上加一個(gè)足夠高的直流電場(chǎng),迫使陶瓷內(nèi)部的電疇轉(zhuǎn)向,或者說(shuō)迫使自發(fā)極化作定向排列。