壓電材料的分類
1.類壓電材料--壓電單晶
這是天然形成或人工制成的、具有各向異性的單晶鐵電體材料，它具有的壓電效應(yīng)是基于組成晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣上正負(fù)離子相對位置變化而引起的。常用的壓電單晶有：
石英（SiO2）：這是天然形成或人工培育（人造水晶）的晶體，均勻性好，居里點(diǎn)高；阻抗高，機(jī)械Q值（Qm）大；硬度高、耐磨性好；不會潮解；性能極穩(wěn)定，老化極慢極小，而且其性能隨溫度的變化極小，可獲得不隨時間而變的線性頻率溫度系數(shù)；損耗小，可用于*的頻率；絕緣性能好，能在高電壓下使用；能用于較高和極低的溫度環(huán)境等。由于石英具備了許多*的性能，故至今仍被廣泛應(yīng)用，特別是用作標(biāo)準(zhǔn)換能器以及例如電腦設(shè)備中的時間振蕩器等。它的缺點(diǎn)是機(jī)電變換效率低，使系統(tǒng)回路的增益較低。
鈮酸鋰（LiNbO3）：這是人工培育的鐵電單晶，直徑可達(dá)120mm。鈮酸鋰可被用于直接激發(fā)超聲橫波且機(jī)電耦合系數(shù)很高，具有*的壓電性能，它的Qm值相當(dāng)大，居里點(diǎn)很高，能在高溫下使用，極化穩(wěn)定，超聲傳播損失小，不潮解，頻率常數(shù)很大，可用于制作超高頻的換能器等等。因此，它已被用作聲表面波換能器的常用基本材料，當(dāng)用作體積波換能器時能獲得比常用壓電陶瓷換能器還要好的靈敏度，也用作超聲測厚以及窄脈沖換能器。
α碘酸鋰（α-LiIO3）：這也是人工單晶，它的機(jī)械性能較好，容易加工，能溶于水但不易潮解，物理化學(xué)性能比較穩(wěn)定，壓電性能優(yōu)良，特別是具有高的機(jī)電耦合系數(shù)和低的介電常數(shù)，并且Qm值相當(dāng)?shù)停苓m合制作高靈敏度、高分辨率的寬帶換能器及延遲線，例如制作超聲測厚以及窄脈沖換能器。
此外還有接收性能良好的硫酸鋰（Li2SO4）等。
2.第二類壓電材料--壓電陶瓷
這是通過粉末燒結(jié)方法人工焙燒制成的多晶鐵電體材料，它具有的壓電效應(yīng)是基于電致伸縮效應(yīng)，其壓電性能隨燒結(jié)工藝和配方成分的不同而存在差異，因此其種類繁多且性能也互有出入。
例如：將材料研磨到400目，加粘合劑，加壓，高溫焙燒成塊，再鋸切研磨拋光成壓電陶瓷晶片成品。
壓電陶瓷易于制成各種形狀，可以多種振動模式振動以適應(yīng)于各種用途，具有較高的機(jī)電耦合系數(shù)，較高的回路增益和靈敏度，這是它的重要*性。
常用的壓電陶瓷有：
鈦酸鋇（BaTiO3）：這是用*（TiO2）與碳酸鋇（BaCO3）在高溫下混合燒結(jié)而成的，這是較早期使用的壓電陶瓷，它的居里溫度低，溫度依賴性大，并且時間穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較差，現(xiàn)在仍有用于聲納輻射器和*的。
鋯鈦酸鉛[Pb（ZrxTi1-x）O3]：（x＜1），代號PZT，有多種配方并各有特點(diǎn)，是目前常用的壓電陶瓷。
PZT系列的主要特點(diǎn)是機(jī)電耦合系數(shù)高，而其中的PZT-4為發(fā)射型，它的高激勵特性好（Qm值較高，內(nèi)部損耗小等），適用于聲納輻射器、*、高壓發(fā)生器以及大功率換能器等。PZT-5為接收型，它的介電常數(shù)高，老化小，Qm值低，適用于水聽器、*、電唱機(jī)拾音器、微音器以及揚(yáng)聲器元件，還適用于寬帶脈沖型檢測等。此外還有：PZT-2，PZT-，PZT-5H，PZT-6A，PZT-7A，PZT-8...等等。
除了上述這些以外，壓電陶瓷的品種還有鈦酸鉛（PbTiO3）、鈮酸鉛（PbNbO3）、偏鈮酸鉛（PbNb2O6）（Qm值較低，適用于制作窄脈沖的超聲縱波換能器）、偏鈮酸鉛鋇[（Pb0.6Ba0.4）Nb2O6]、鈮酸鉀鈉[（Na0.5K0.5）NbO3]等等。
新發(fā)展的三元系壓電陶瓷，是由三元組成的，元是新添元素，成分百分比以x表示，第二元為鈦酸鉛（PbTiO3），其百分比用y表示，第三元為鋯酸鉛（PbZrO3），其百分比用Z表示，此外還添入了少量雜質(zhì)和替代物。例如：鈮鎂酸鉛系[xPb（Mg1/3Nb2/3）O3]：具有徑向振動機(jī)電耦合系數(shù)（Kp）高，介電常數(shù)高，Qm值較大，穩(wěn)定性較好的特點(diǎn)，某些配方還可達(dá)到機(jī)械強(qiáng)度，特別是抗彎強(qiáng)度很高，可用于拾音器、微音器、濾波器、變壓器、超聲延遲線以及引燃引爆器等。
鈮鋅酸鉛系[xPb（Zn1/3Nb2/3）O3]：具有高的徑向振動機(jī)電耦合系數(shù)和較低的Qm值（添加一些MnO2或NiO2則可提高Qm達(dá)到200），有較高的溫度穩(wěn)定性，適用于濾波器材料。
鈮鈷酸鉛系[xPb（Co1/3Nb2/3）O3]：其徑向振動機(jī)電耦合系數(shù)Kp和Qm值均較高，可用作超聲振子和變壓器、濾波器、拾音器等。
鈮錳酸鉛系[xPb（Mn1/3Nb2/3）O3]：Qm值高、時間穩(wěn)定性好、介電常數(shù)較低、徑向振動機(jī)電耦合系數(shù)Kp中等，適合作濾波器和延遲線振子。
鈮銻酸鉛系[xPb（Sb1/2Nb1/2）O3]：Kp值高、穩(wěn)定性較好、Qm值大，頻率溫度系數(shù)很小。
銻錳酸鉛系[xPb（Mn1/2Sb1/2）O3]：Kp調(diào)節(jié)范圍大、Qm值很高，介質(zhì)損耗小，穩(wěn)定性良好。
鎢錳酸鉛系[xPb（Mn1/2W1/2）O3]：擊穿電壓*，Qm值很大，Kp值大，而且諧振頻率溫度穩(wěn)定性好。
鈮鎳酸鉛系[xPb（Ni1/3Nb2/3）O3]：介電常數(shù)很大，Kp中等，聲頻特性好。
鎢鎘酸鉛系[xPb（Cd1/2W1/2）O3]：頻率的溫度與時間穩(wěn)定性好。
鎂碲酸鉛系[xPb（Mg1/2Te1/2）O3]：可耐反復(fù)加壓，電、機(jī)性能老化小。
此外還有鋰銻酸鉛系[xPb（Li1/4Sb3/4）O3]和鋰鉭酸鉛系[xPb（Li1/4Ta3/4）O3]，具有穩(wěn)定性好，Qm值低，適用于水聲換能器。
除了三元系壓電陶瓷外，現(xiàn)又發(fā)展了性能優(yōu)良的鈮鎳-鈮鋅-鈦-鋯酸鉛四元系壓電陶瓷。
3.第三類壓電材料--極性高分子壓電材料
這是具有壓電效應(yīng)的新型人工合成的半結(jié)晶性聚合物，稱為極性高分子聚合物，其壓電效應(yīng)是基于有極分子的轉(zhuǎn)動，目前以聚偏氟乙烯（PVDF）性能好。
PVDF（-CH2-CF2-）是有極性的高分子聚合物之一。在低于100℃溫度下將PVDF薄膜拉伸到原來的幾倍長，即得到β型（PVDF的一種結(jié)晶形式）薄膜，施以電極（通常為鋁），在高直流電場中極化（溫度在80-150℃），將獲得壓電性能，它可以有效地用作聲接收器，有良好的熱穩(wěn)定性，此外，材料可彎曲，聲阻抗小，與水匹配較好，特別適用于水聽器以及醫(yī)學(xué)超聲診斷聲場測試用的換能器。壓電薄膜材料的缺點(diǎn)是信噪比尚不理想，機(jī)電耦合系數(shù)還不夠大，而且機(jī)械和介電損耗比較大。此外，由于品質(zhì)因素（Qm、Qe）較小，故不適用于需要尖銳共振之處，也不適用于大輸入和連續(xù)工作，因?yàn)樗?0℃以上溫度下長時間使用時，其壓電效果減小。
另外極性高分子壓電材料還有聚氟乙二烯（PVF2）等。
4.第四類壓電材料--復(fù)合壓電材料及氧化鋅壓電薄膜
復(fù)合壓電材料是將強(qiáng)介電性陶瓷微粒分散混合于高分子材料中而構(gòu)成的，其處理和使用與高分子壓電材料一樣，其壓電性能不僅依賴于陶瓷粒子，也和作為基體的高分子材料的種類有很大關(guān)系，特別是和PVDF及氟化亞乙烯基等介電率高的高分子的復(fù)合系，可用作強(qiáng)壓電性材料。這種壓電材料無需像其他高分子壓電體那樣作延伸處理，內(nèi)部各向同性，隨基體高分子種類的變化，可獲得較大的彈性率變化范圍，特別是可以熱壓成型，實(shí)用上很方便。如PVDF和PZT系的復(fù)合材料，其壓電性能和介電性能很穩(wěn)定，這類材料已達(dá)實(shí)用階段，在應(yīng)用方面與壓電高分子聚合物材料很相似。
氧化鋅（ZnO）壓電薄膜（利用真空噴涂工藝制成）用于超高頻超聲波發(fā)生與接收換能器，可用于30-3000兆赫茲頻段且效果很好，它能用于物質(zhì)特性的研究、超聲延遲線、聲光器件、通訊和信息處理以及超聲顯微鏡等，具有頻帶寬，電聲轉(zhuǎn)換效率好，與激勵電路容易匹配等。
除此以外，還有硫化鎘（CdS）、氮化鋁（AlN）等也是較好的壓電薄膜材料。
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