压电陶瓷详细介绍：从原理到应用的详细过程

"piezo"（压电）一词是从希腊语中的“压力”一词派生而来的。1880年，雅克•保罗•居里和皮埃尔•居里发现施加压力能在石英、电气石等多种晶体中产生电荷，他们将这种现象称为"piezoelectric effect"（压电效应）。后来，他们发现电场可以使压电材料变形。这种效应被称为"inverse piezoelectric effect"（逆压电效应）。当科学家发现在施加电场时钛酸钡能在一个有效范围内利用压电特性，产业突破 >>便伴随着压电陶瓷而来。压电效应目前用于点火器、扬声器和信号转换器等多种日常用品。此外，由于内燃机中的压电控制喷射阀减少了传递时间，大大改善了平滑度和废气质量，压电促动器技术也在汽车技术中得到认可。

极化压电陶瓷的膨胀

机电性能

D 电通密度，T 机械应力，E 电场，S 机械应变，S 机械应变，d 压电应变常数，εT 介电常数（T=常数），sE 柔度或弹性系数（E=常数）

动态行为激发振荡的压电体的机电特性可用电气等效电路图表示。C0是指介质的电容。包含C1、L1和 R1的串联电路描述了弹性变形、有效质量（惯性）和内部摩擦产生的机械损失等机械性能的变化。然而，此振荡电路的描述仅适用于机械固有谐振附近的频率。大多数压电材料参数是通过对共振时的特殊试验体进行阻抗测量来确定。串联和并联共振都被用来确定压电参数，分别对应最小阻抗fm和最大阻抗fn的充分逼近值。

振荡状态或模式与变形是由个体的几何形状、机械-弹性特征以及电场和极化的方向决定的。

PZT压电陶瓷的发展历程

1954年美国的研究人员发现锆钛酸铅（PZT）陶瓷具有良好的压电性能，其机电耦合系数近于BaTiO3的一倍。在之后的30年间，PZT以其强又稳定的压电性能成为应用最广的压电材料，该种材料的出现使得压电器件从传统的换能器及滤波器扩展到引燃引爆装置、电压变压器及压电发电装置等。如果把BaTiO3作为单元系压电陶瓷的代表，那么PZT可作为二元系压电陶瓷的代表。PZT压电陶瓷由于它的性能参数多样性、振动模式的研究与开发利用以及器件制作技术的进步等因素，促使它在近十年来发展甚为迅速，应用日趋广泛。

（1）坯体制备

（2）瓷件烧结和机械加工

（3）上电极

（4）极化

PZT压电陶瓷的应用

（1）高位移新型压电制动器

（3）用于主动减震和降噪的压电器件