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壓電陶瓷的極化原理介紹

時間 : 2024-12-20     

??在講壓電陶瓷的極化之前,需要科普一下什么是壓電陶瓷。壓電陶瓷聽起來很高端,說白了就是一種電子陶瓷材料,具有壓電特性。那么壓電陶瓷的壓電特性是怎么來的?這是壓電陶瓷經過了極化,所具有的特性。而極化又是化學當中重要的基本知識點,下面主要針對極化作相關介紹,希望這篇精心整理的文章能夠給有需要的朋友一些最基本的幫助。??

所謂極化,就是在壓電陶瓷上加一強直流電場,使陶瓷中的電疇沿電場方向取向排列,又稱人工極化處理,或單疇化處理。

壓電陶瓷的極化

一、極化原理

壓電陶瓷的極化機理取決于其內部結構。壓電陶瓷是由一顆顆小晶粒無規則地“鑲嵌”而成,每個小晶粒可看為一個小單晶,其中原子(離子)都是有規則(周期性)的排列,形成晶格,晶格又由一個個重復單元—晶胞組成。 晶粒與晶粒的晶格方向不一定相同,從整體看,仍是混亂、無規則的。 為了使壓電陶瓷處于能量(靜電能與彈性能)最低狀態,晶粒中就會出現若干小區域,每個小區域內晶胞自發極化有相同的方向,但鄰近區域之間的自發極化方向則不同。自發極化方向一致的區域稱為電疇,整塊陶瓷包括許多電疇。

二、人工極化

在壓電陶瓷上加一足夠高的直流電場,并保持一定的溫度和時間,迫使其電疇轉向,或者說迫使其自發極化作定向排列。極化前,各晶粒內存在許多自發極化方向不同的電疇,陶瓷內的極化強度為零,極化處理時,晶粒可以形成單疇,自發極化盡量沿外場

方向排列。極化處理后,外電場為零,由于內部回復力(如極化產生的內應力的釋放等)作用,各晶粒自發極化只能在一定程度上按原外電場方向取向,陶瓷內的極化強度不再為零,這種極化強度,稱為剩余極化強度。

三、極化的三要素

極化電場、極化溫度和極化時間,簡稱極化三要素。

四、極化方法

1)油浴極化法:油浴極化法是以甲基硅油等為絕緣媒質,在一定極化電場、溫度和時間條件

下對制品進行極化的方法

2)空氣極化法:空氣極化法是以空氣為絕緣媒質,以一定的極化條件對制品進行極化的方法。

3)空氣高溫極化方法:空氣高溫極化方法是以空氣為絕緣媒質,極化溫度從居里溫度以上(高于TC10-20℃)逐步降至100℃以下,相應的極化電場從較弱(約30V/mm)逐步增加到較強(約300V/mm),對制品進行極化的方法,又稱高溫極化法或熱極化法。

總的來說,這在普通人眼中確實是非常復雜的一個過程,但是在化學領域確更像是基本的常識,研究化學的朋友,可能就會非常明白其中的原理,而對于小白,你也不必太過于緊張或許焦慮,可以參照上面的文字說明,細細研究其中的科學道理,如果你有一定的化學基礎,相信會很快理解。當然,身邊要是有一個學理科出身的朋友,那么虛心向他學習,或許也是一種捷徑。

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