壓電材料是一種既可以將應力應變轉化為電訊號也可以反向轉換的機電耦合功能材料。
方法/步驟
對壓電材料施加壓力,它會產生電位差,這種現象叫做正壓電效應;
對其施加電壓 ,它會產生機械應力,這種現象叫做逆壓電效應。
對壓電材料的主要特性要求:
1. 機電轉換效能:壓電係數儘量大;
2. 機械效能:強度高剛度大,這樣可獲得寬的線性範圍和高的固有頻率;
3. 電效能:電阻率高、介電常數大,這樣可減小電荷洩漏並獲得良好的低頻特性;
4. 溫度和溼度穩定性:居里點高,這樣可得到寬的工作溫度範圍;
5. 時間穩定性要好。
分類:
1. 壓電晶體:以石英晶體為主;
2. 壓電陶瓷:人工合成的多晶體材料,由無數細微的電疇組成。通常定義壓電 陶瓷的極化方向為Z軸。最常見的壓電陶瓷是PZT,即鋯鈦酸鉛系。常見的壓電陶瓷有片狀和管狀,管狀的極化方向可以是徑向也可以是軸向。
3. 新型壓電材料:包括壓電半導體及有機高分子壓電材料。
應用:
1. 換能器:如麥克風、耳機、揚聲器等;
2. 壓電驅動器:顯示器件控制、微位移系統;
3. 壓力感測器;
4. 加速度感測器;
5. 超聲波感測器:機器人的接近視覺。
壓電材料的理論計算的基礎是“壓電線性理論”中的“基本耦合公式”。
基於壓電線性理論有許多有限元分析軟體可以對其進行計算,例如ANSYS Workbench平臺 新增 了Extension模組,可能從ANSYS官網上下載到壓電材料分析模組的安裝包,方便做壓電分析。