基于鋯鈦酸鉛(PZT)的壓電材料

　　PI Ceramic提供多種基于改性鋯鈦酸鉛(PZT)和鈦酸鋇的壓電陶瓷材料?！败涃|”和“硬質”壓電陶瓷的命名是指偶極或磁疇的移動性，因此也指極化和去極化特性。促動器應用中使用的是帶小極性反轉場強的鐵電軟質壓電陶瓷。而鐵電硬質PZT材料主要用于大功率聲學應用中。此外，PI Ceramic還提供無鉛壓電陶瓷(目前專用作超聲換能器)和晶體促動器材料。就應用特有屬性而言，促動器和換能器可采用特殊材料制造，盡管技術實施上必須另做檢查。材料屬性的分類依據(jù)EN 50324歐洲標準。

　　軟質壓電材料

　　適用于壓電促動器和傳感器

　　即使在場強相對較小時，由于其典型的較高磁疇移動性， 鐵電軟質壓電陶瓷材料也很容易被極化。軟質PZT材料的優(yōu)點是壓電應變常數(shù)大、介電系數(shù)居中且耦合因子高。

　　應用

　　軟質壓電陶瓷的重要應用領域：促動器(用于微定位和納米級定位)、傳統(tǒng)振動探測器、超聲波發(fā)射器和接收器等傳感器(用于流量或標高測量、目標識別或監(jiān)測)以及聲音傳感器、麥克風、樂器拾音器等電聲應用。

　　材料特性及分類

　　硬質壓電材料

　　超聲換能器的高性能材料

　　鐵電硬質PZT材料可承受很高的電氣和機械應力， 且在這些條件下，其特性幾乎保持不變。 此類材料的優(yōu)點是其介電常數(shù)居中、壓電耦合因子大、機械品質高以及高機械負載和大工作場強下良好的穩(wěn)定性。介電損失小使其在共振模式中仍可持續(xù)使用，且元器件內部產生的熱量很少。

　　應用

　　大功率聲應用尤其得益于硬質壓電材料的特性。應用領域包括超聲波清洗(一般在千赫頻率范圍內)、材料機加工(超聲波焊接、壓焊、鉆孔等)、超聲波處理器(如用于噴灑液體介質)、醫(yī)療領域(超聲波牙垢去除、手術器械等)和聲納技術。

　　材料特性及分類

　　無鉛壓電材料

　　無鉛壓電材料邁向工業(yè)應用的第一步

　　隨著PIC700和PIC701材料開始在實驗室生產，PI Ceramic率先在市場上推出首批無鉛壓電陶瓷材料。兩種材料均基于鈦酸鈉鉍(BNT)，并表現(xiàn)出與鈦酸鋇材料非常相似的特性。這些材料適用于兆赫范圍內的超聲波換能器以及聲納和水聽器應用。

　　改性鈦酸鋇鉛

　　由于鈦酸鋇鉛的居里溫度高達150攝氏度，因此主要用于聲納技術和某些治療性超聲醫(yī)學應用。作為最早可以工業(yè)化生產的壓電陶瓷之一，改性鈦酸鋇鉛目前僅主要用于維護舊產品。PI Ceramic可應要求生產改性的鈦酸鋇鉛。

　　電容C的溫度曲線

　　縱向振蕩的諧振頻率fs的溫度曲線

　　橫向振蕩的耦合因子k31的溫度曲線

　　壓電應變常數(shù)d31的溫度曲線

　　具體特點

　　以PZT陶瓷PIC255為例的熱特性

　　熱應變在極化方向和垂直于極化的方向表現(xiàn)出不同的特性。非極化壓電陶瓷元件具有各向同性。膨脹系數(shù)在溫度系數(shù)約為2 × 10-6 /K時近似呈線性。極化的PZT壓電體中磁疇的擇優(yōu)取向導致各向異性，這是熱膨脹特性變化的原因所在。應用中必須考慮連續(xù)溫度變化的影響， 曲線上較大的變化更容易在首個溫度循環(huán)中發(fā)生。對于不同的材料，其曲線可能與所示曲線有較大偏差。