壓電材料是一種能夠在電場(chǎng)激勵(lì)下發(fā)生機(jī)械位移的材料，因具有壓電效應(yīng)而得名。在本篇科普材料中，我們將介紹壓電材料的定義、類型、原理及應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。
壓電材料的定義
壓電材料是指一類可以在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變/運(yùn)動(dòng)，或者機(jī)械運(yùn)動(dòng)/應(yīng)變產(chǎn)生電位差的材料。該類材料典型的特點(diǎn)是具有極化性和非中心對(duì)稱性。
壓電材料的類型
目前已知有多種壓電材料，常見(jiàn)的壓電材料包括：
1. 水晶（如琥珀酸鈉）
2. 玻璃（如硼硅酸鈉）
3. 人工合成材料（如二氧化鉛基、鈦酸鍶、niobate等）
4. 塑料（如pvdf）
壓電材料的原理
壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1880年代初期，法國(guó)生物物理學(xué)家皮埃爾·庫(kù)里發(fā)現(xiàn)壓石英晶體會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。壓電效應(yīng)是由于壓電晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變引起的，其內(nèi)部電荷分布發(fā)生變化，產(chǎn)生電場(chǎng)。在外部電場(chǎng)的作用下，晶體的內(nèi)部電荷分布發(fā)生變化，相應(yīng)的產(chǎn)生一定的機(jī)械應(yīng)變/位移。
壓電材料的應(yīng)用
壓電材料的應(yīng)用非常廣泛，且不僅僅局限于科技領(lǐng)域，還涉及到日常生活。以下是一些代表性的應(yīng)用領(lǐng)域：
1. 傳感器：壓電材料可以測(cè)量溫度、應(yīng)變、質(zhì)量、壓力、形變、聲音和震動(dòng)等物理量。
2. 科學(xué)工藝：壓電材料可用于精密儀器中，如電子濾波器、精密定位器、聲納、激光掃描儀、記錄儀等。
3. 能量轉(zhuǎn)換：在壓力波、聲音或震動(dòng)作用下，壓電材料可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，或者將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
4. 陶瓷和晶體振蕩器：壓電材料可用于電子鐘表、計(jì)算機(jī)cpu中的晶振和無(wú)線電收發(fā)器中的陶瓷諧振器等。
壓電材料的應(yīng)用在科技領(lǐng)域中具有很廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，壓電材料也將得到更為廣泛的應(yīng)用，為人類生活和科技進(jìn)步做出更多的貢獻(xiàn)。