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压电铁电材料的研究
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【非金属材料工程论文】摘 要:介绍了压电铁电材料,及其特点,探讨了压电铁电材料的制备方法。关键词:压电材料; 铁电材料 1 引言压电材料最早由Jacques和Pierre Curie兄弟于1880年发现的,居里兄弟在研究热电现象和晶体对称性的时候,在α石英晶体上最先发现了压电效应。1881年,居里兄弟用实验证实了压电晶体在外加电场作用下会发生形变。绝大部分压电体来源于铁电体。一般认为,铁电性的研究始于1920年,是法国人Valasek发现的铁电现象,他观察到罗息盐(酒石酸钾钠,NaKC4H4O64H2O)的极化可以在施加外电场的情况下反向。1935-1938年,苏联的G. Busch和P. Schemer研制出水溶性压电晶体磷酸二氢钾(KH2PO4,简称KDP)和磷酸二氢氨((NH4)H2PO4,简称ADP),在四十年代得到了广泛应用,对压电铁电材料的发展起了很大的推动作用。目前,世界上的铁电元件的年产值己达数百亿美元。铁电材料是一个比较庞大的家族,目前应用得最好的是陶瓷系列。但是由于铅的有毒性及此类铁电材料居里温度低、耐疲劳性能差等原因,应用范围受到了限制。开发新一代铁电材料己成为当今的热门问题。 2 压电铁电材料的特点 压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料,在电、磁、声、光、热、湿、气、力等功能转换器件中发挥着重要的作用,具有广阔的应用前景。压电材料按其化学组成和形态分为压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物及复合压电材料四类。其中压电陶瓷系列品种众多,应用广泛。 压电效应是一种机电耦合效应,可将机械能转换为电能,这种效应称为正压电效应。反之,如果将一块压电晶体置于外电场中,由于外电场的作用,会引起晶体内部正负电荷中心的位移,这一极化位移又会导致晶体发生形变,称为逆压电效应。这两种效应统称为压电效应,具有压电效应的材料称为压电材料。 在具有压电效应的材料中,具有自发极化,而且其自发极化强度可以因外电场反向而反向,或者在电场作用下不可反向但可以重取向的晶体称之为铁电体(ferroelectrics)。铁电体中
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