一,、壓電陶瓷的核心作用:機械能與電能的雙向轉(zhuǎn)換
1. 正壓電效應:機械能→電能
當壓電陶瓷受到機械應力(如擠壓,、振動、聲波沖擊)時,,其內(nèi)部晶格發(fā)生畸變,,導致正負電荷中心偏移,從而在表面產(chǎn)生電荷積累,。這一過程可將振動,、壓力等機械信號轉(zhuǎn)化為電信號,可應用在傳感器上,,用于檢測壓力,、振動、聲波等物理量,,如:
壓力傳感器:測量血壓,、輪胎胎壓、工業(yè)管道壓力等(利用壓力產(chǎn)生電荷),;
振動傳感器:監(jiān)測橋梁,、機械部件的振動狀態(tài),或作為地震預警傳感器,;
水聲換能器:在聲吶系統(tǒng)中接收水下聲波,,轉(zhuǎn)化為電信號(如潛艇探測、海洋勘探),。
2. 逆壓電效應:電能→機械能
當對壓電陶瓷施加電場時,,其晶格會產(chǎn)生定向形變(伸長或收縮),將電信號轉(zhuǎn)化為機械運動,。這一過程可用于產(chǎn)生振動,、聲波或精確位移,可應用在執(zhí)行器上,,將電信號轉(zhuǎn)化為機械動作,,如:
超聲換能器:在醫(yī)學 B 超中發(fā)射超聲波(電信號→機械振動→聲波),或在超聲波清洗機中產(chǎn)生高頻振動,;
壓電馬達:利用高頻振動驅(qū)動精密機械部件(如光刻機平臺,、光學鏡頭調(diào)焦);
噴墨打印機噴頭:通過電場作用使壓電陶瓷形變,,擠壓墨水噴出形成液滴,。
二、其他功能性作用(非能量轉(zhuǎn)換)
1. 熱釋電效應的衍生應用
部分壓電陶瓷(如鈦酸鉛)同時具有熱釋電效應,,即溫度變化時表面產(chǎn)生電荷,,可用于:
紅外傳感器:檢測人體或物體發(fā)出的紅外輻射(如安防監(jiān)控的熱釋電探頭)。
2. 電介質(zhì)特性的應用
壓電陶瓷作為絕緣電介質(zhì),,可用于:
多層陶瓷電容器(MLCC):利用其高介電常數(shù)儲存電荷,,盡管主要功能非壓電效應,,但材料特性兼容。