我们利用压电陶瓷将机械能转换成电能:
在能量转换方面,利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性,可以制造出压电点火器、移动电源、引爆装质。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石,打火次数可在100万次以上。它还能实现预喷射、主喷射以及多次喷射等可以自由地改变喷油参数和喷油形态可以高自由度地控制燃油喷射,大大提高柴油机的燃烧效率、降低排放水平、提高发动机的性能。用压电陶瓷把电能转换成超声振动,可以用来探寻水下鱼群的位置和形状,对金属进行无损探伤,以及超声清洗、超声,还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工。
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压电陶瓷片是一种电子发音元件,在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料,当在两片电极上面接通交流音频信号时,压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构简单造价低廉,被广泛的应用于电子电器方面如:玩具,发音电子表,电子仪器,电子钟表,定时器等方面。当电压作用于压电陶瓷时,就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面,当振动压电陶瓷时,则会产生一个电荷。此时压电陶瓷片呈低阻抗,输出音量受输入电流控制,因此亦称为电流驱动型。利用这一原理,当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器,所谓叫双压电晶片元件,施加一个电信号时,就会因弯曲振动发射出超声波。相反,当向双压电晶片元件施加超声振动时,就会产生一个电信号。基于以上作用,便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。压电性特异的多元单晶压电体
传统的压电陶瓷较其它类型的压电材料压电效应要强,从而得到了广泛应用。但作为大应边,高能换能材料,传统压电陶瓷的压电效应仍不能满足要求。于是近几年来,人们为了研究出具有更优异压电性的新压电材料,做了大量工作,现已发现并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶(A=Zn2+,Mg2+)。这类单晶的d33可达2600pc/N(压电陶瓷d33为850pc/N),k33可高达0.95(压电陶瓷K33高达0.8),其应变>1.7%,几乎比压电陶瓷应变高一个数量级。下方左图是一个压电陶瓷弯曲变形器,它由两片压电陶瓷片夹一金属薄片构成,陶瓷片在外电场作用下产生伸缩运动。储能密度高达130J/kg,而压电陶瓷储能密度在10J/kg以内。铁电压电学者们称这类材料的出现是压电材料发展的又一次飞跃。现在美国、日本、俄罗斯和中国已开始进行这类材料的生产工艺研究,它的批量生产的成功必将带来压电材料应用的飞速发展。
我们知道,压电元件在交变电压的作用下,工作一段时间后要发热。这表明,压电元件工作时,总有一部分电能要转变成热量。通常巴宰交流电压作用下,在单位时间内因发热而消耗的热能,称为介质损耗。陶瓷扬声器、送话器等要求材料的介电常数大一些好,高频压电元件则要求材料的介电常数小一些好。介质损耗是电介质的重要品质指标之一。例如,大功率的换能器就要求材料的介质损耗非常小,否则在工作中会由于剧烈发热而使换能器损坏。