1。1。3 压电陶瓷的基本性能参数

(l)压电常数(d33) 反映压电材料受到的应力与因而产生的电荷之间关系的物理量 (2)介电常数(ε) 矫顽场指的是材料在电场或者磁场中，使得这些自发极化或者磁化消失的电

场或磁场强度，用ε来表示。

(3) 矫顽场(Ec)

材料在电场中，使得这些自发极化消失的电场强度 (4)机电耦合系数(k) 综合反映压电陶瓷的机械能之间耦合关系的物理量 (5)介电损耗(tanδ)

在电介质上加上一个外场电压并且处在交变过程中，这个电介质会消耗电能 而转化为热能产生热量的现象

(6) 弹性常数(S) 反映材料具有的弹性性能的量

1。1。4 压电陶瓷的应用

(1)光电信息领域 压电材料除了有压电效应外，还有光折变效应、非线性光学效应、光电效应

等光电特性。根据这些光电特性可以将压电材料应用在光波导调制器、光显示、 有声表面滤波器、光存储和光快门等方面。根据压电材料的热缓电效应和压电效 应可以对外面产生的信号进行传输、处理和储存。由压电材料所制成的触觉传感 器也运用在机器人等高新智能科技方面。

(2)军事应用 压电材料还可以利用压电效应对水下和地下进行勘测，测试声波等。根据部

分压电材料的热释电效应将其运用在夜视仪，红外感应器等。用复合压电材料制 得的压力传感器进行检测，压电材料还有一些智能方面的效应可以用来降噪。

(3)生物医学 可以用压电材料制成的纳米级仪器检测人体内部结构以及人体内血液体液

和细胞等，来获得身体健康状况。通过将压电材料与生物材料复合来改善身体健 康或者应用于仿生学，还可以通过纳米级发电机将人体各部分肌肉的运动所产生 的机械能转变为电能。

(4)可再生能源 自然潮汐，风能，人力，飞机汽车等机器所产生的机械能都可以通过压电材

料转化为电能供人们使用，而微几电 System 能够为各种微型设备提供 250-950 瓦的平均输出功率的电源，Platt 等采用多层压电振子来实现微小体积的压电结构 的高能量输出，通过将电路并联在输出大概 30V 的开路电压；风速为 16 公里每

小时的微风挤压或型风扇中的压电材料便可以产生 7。5mV 的电能，而且可以将 1 8%的风能转成电能使用；压电材料在汽车行业中也应用广泛，比如汽车行驶过 程中能够产生冲击能并有很高的能量密度，我们可以充分利用动力机械结构和高 压电材料来发电。以色列公司 Innowat tech 做过一个实验，他们在路上的沥青中 放了很多压电晶体材料，当有汽车行驶过去，路里面的压电转换就会产生并且成 功产生电流，点燃了灯泡。

1。2 无铅压电陶瓷

1。2。1 无铅压电陶瓷介绍

近年来无铅压电陶瓷是专家学者研究的热点材料，由于不含铅所以也称作无 污染压电陶瓷，它符合压电陶瓷的各项条件，而且属于环境友好型材料。在生产 以及使用的过程中也不会破坏环境。和含铅压电陶瓷比较后，有如下优势：

（1）材料体系本身不含有可能对生态环境造成损害的物质，并且生产以及 使用过程中也不会危害环境，纯绿色无污染材料。

（2）具有较高的居里温度。论文网

（3）具有铅基压电陶瓷所不具备的性能，能够应用到一些特殊场合。

（4）压电性能较好。

1。2。2 无铅压电陶瓷在压电陶瓷中的地位

无铅压电陶瓷是近几年发展起来的可以说是一种“新材料“，虽然它的研究 很早就开始但真正开始大规模生产使用也仅仅是在人们开始关注环境友好型材 料之后。然而无铅压电陶瓷的一些优异的特性却是之前大行其道的有铅压电陶瓷 望尘莫及的。现在的问题是，无铅压电陶瓷是否能够取代有铅压电陶瓷成为压电 陶瓷中的主流，答案是否定的，至少目前不可能[1]。一些高端的应用比如军事或 者医疗中都是使用的含铅压电陶瓷，要想用其他材料代替目前还是科学界的一大 难题，一是无铅压电陶瓷的部分性质还没有开发出来，二是这些高端的应用使用 较稳定，对环境友好型材料无铅压电材料的需求并没有很高。然而很多科研工作 者，在无铅压电材料上做了很多努力，相信不久的将来，即使不能完全取代含铅 压电陶瓷，也会在压电材料的使用中占据较大的份额[2]。