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压电材料基础知识科普:定义、类型、原理及应用
晨欣小编
2023-04-18 15:18:00
压电材料是一种能够在电场激励下发生机械位移的材料,因具有压电效应而得名。在本篇科普材料中,我们将介绍压电材料的定义、类型、原理及应用等方面的基础知识。
压电材料的定义
压电材料是指一类可以在电场作用下产生机械应变/运动,或者机械运动/应变产生电位差的材料。该类材料典型的特点是具有极化性和非中心对称性。
压电材料的类型
目前已知有多种压电材料,常见的压电材料包括:
1. 水晶(如琥珀酸钠)
2. 玻璃(如硼硅酸钠)
3. 人工合成材料(如二氧化铅基、钛酸锶、Niobate等)
4. 塑料(如PVDF)
压电材料的原理
压电效应的发现可以追溯到1880年代初期,法国生物物理学家皮埃尔·库里发现压石英晶体会产生电势。压电效应是由于压电晶体的内部结构改变引起的,其内部电荷分布发生变化,产生电场。在外部电场的作用下,晶体的内部电荷分布发生变化,相应的产生一定的机械应变/位移。
压电材料的应用
压电材料的应用非常广泛,且不仅仅局限于科技领域,还涉及到日常生活。以下是一些代表性的应用领域:
1. 传感器:压电材料可以测量温度、应变、质量、压力、形变、声音和震动等物理量。
2. 科学工艺:压电材料可用于精密仪器中,如电子滤波器、精密定位器、声纳、激光扫描仪、记录仪等。
3. 能量转换:在压力波、声音或震动作用下,压电材料可将机械能转化为电能,或者将电能转化为机械能。
4. 陶瓷和晶体振荡器:压电材料可用于电子钟表、计算机CPU中的晶振和无线电收发器中的陶瓷谐振器等。
压电材料的应用在科技领域中具有很广泛的应用前景。随着科技的不断创新和发展,压电材料也将得到更为广泛的应用,为人类生活和科技进步做出更多的贡献。