什么是壓電陶瓷呢?其實它是一能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。所謂壓電效應是指某些介質在受到機械壓力時,哪怕這種壓力微小得像聲波振動那樣小,都會產生壓縮或伸長等形狀變化,引起介質表面帶電,這是正壓電效應。反之,施加激勵電場,介質將產生機械變形,稱逆壓電效應。1880年法國人居里兄弟發現了“壓電效應”。1942年,***個壓電陶瓷材料——鈦酸鋇先后在美國、前蘇聯和日本制成。1947年,鈦酸鋇拾音器——***個壓電陶瓷器件誕生了。50年代初,又一種性能**優于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料--鋯鈦酸鉛研制成功。從此,壓電陶瓷的發展進入了新的階段。60年代到70年代,壓電陶瓷不斷改進,逐趨完美。如用多種元素改進的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷,以鋯鈦酸鉛為基礎的三元系、四元系壓電陶瓷也都應運而生。這些材料性能優異,制造簡單,成本低廉,應用***。利用壓電陶瓷將外力轉換成電能的特性,可以制造出壓電點火器、移動X光電源、炮彈***裝置。用兩個直徑3毫米、高5毫米的壓電陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一種可連續打火幾萬次的氣體電子打火機。壓電破膜儀PMM 6用于RNA注射。武漢細胞內膜打孔壓電壓電注射
***次大戰后不久,石英換能器便發展出兩項重要的應用。首先,哈佛大學的皮爾士教授(G.W.Pierce)用石英晶體制作超聲波干涉儀,由石英所發生的超聲波和圖中聲波反射器所反射的回波混合,產生極大值,若微調反射板使前進或后退,則可獲得另一極大值,由兩極大值間的距離,亦即反射板在兩相鄰極大值間所移動的距離,可測出聲波波長。因為已知頻率,因此由頻率與波長的乘積,可定出波在氣體介質中的速度。同時,由幾個極大值間的振幅降低率,可求出波在氣體中的表減系數。當時用它來測量聲波在二氧化碳中波速對頻率的關系,而求出波速的色散關系。用這種方法,可研究氣體在不同混合比與溫度下聲波的波速與衰減率。昆明透明帶壓電150 FUPMM儀器在臨床實踐中已經取得了明顯的成果,受到了醫生和患者的一致好評。
如今壓電陶瓷已經被科學家應用到**建設、科學研究、工業生產以及和人民生活密切相關的許多領域中,成為信息時代的多面手。在航天領域,壓電陶瓷制作的壓電陀螺,是在太空中飛行的航天器、人造衛星的“舵”。依靠“舵”,航天器和人造衛星,才能保證其既定的方位和航線。傳統的機械陀螺,壽命短,精度差,靈敏度也低,不能很好滿足航天器和衛星系統的要求。而小巧玲瓏的壓電陀螺靈敏度高,可靠性好。在潛入深海的潛艇上,都裝有人稱水下偵察兵的聲納系統。它是水下導航、通訊、偵察敵艦、清掃敵布水雷的不可缺少的設備,也是開發海洋資源的有力工具,它可以探測魚群、勘查海底地形地貌等。在這種聲納系統中,有一雙明亮的“眼睛”——壓電陶瓷水聲換能器。當水聲換能器發射出的聲信號碰到一個目標后就會產生反射信號,這個反射信號被另一個接收型水聲換能器所接收,于是,就發現了目標。目前,壓電陶瓷是制作水聲換能器的比較好材料之一。
在工業上,地質探測儀里有壓電陶瓷元件,用它可以判斷地層的地質狀況,查明地下礦藏。還有電視機里的變壓器——電壓陶瓷變壓器,它體積變小、重量減輕,效率可達60%~80%,能耐住3萬伏的高壓,使電壓保持穩定,完全消除了電視圖象模糊變形的缺陷。現在國外生產的電視機大都采用了壓電陶瓷變壓器。一只15英寸的顯像管,使用75毫米長的壓電陶瓷變壓器就行了。這樣就使電視機體積變小、重量減輕了。壓電陶瓷也***用于日常生活中。用了兩個直徑3毫米、高5毫米的壓電陶瓷柱取代了普通的火石制成的氣體電子打火機,可連續打火幾萬次。利用同一原理制成的電子點火***是點燃煤氣爐極好的用具。還有一種用壓電陶瓷元件制作的兒童玩具,比如在玩具小狗的肚子中安裝壓電陶瓷制作的蜂鳴器,玩具都會發出逼真有趣的聲音。隨著高新技術的發展,壓電陶瓷的應用必將越來越廣闊。除了用于高科技領域,它更多的是在日常生活中為人們服務,為人們創造更美好的生活。壓電破膜顯微操作儀利用壓電元件產生的驅動力,可以良好的穿刺各類樣品:如小鼠、豬、牛的卵母細胞和胚胎。
壓電效應可分為正壓電效應和逆壓電效應。正壓電壓電效應是指:當晶體受到某固定方向外力的作用時,內部就產生電極化現象,同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷;當外力撤去后,晶體又恢復到不帶電的狀態;當外力作用方向改變時,電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應制成的。逆壓電是指對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現象。用逆壓電效應制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型5種基本形式。壓電晶體是各向異性的,并非所有晶體都能在這5種狀態下產生壓電效應。例如石英晶體就沒有體積變形壓電效應,但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。壓電顯微操作儀PMM 6可用于牛卵母細胞和胚胎的ICSI等實驗。武漢精子制動壓電壓電元件
PMM加載于顯微操作設備的注射端,兼容性強,安裝簡便。武漢細胞內膜打孔壓電壓電注射
在非晶方性晶體中,施一外力使晶體變形,則由于晶格中電荷的移動造成晶體內局部性不均勻電荷分布,而產生一電位移。電荷的位移是由于晶體內部所有離子的移動,或者因為原子軌道上電子分布的變形而引起離子偏極化所造成,這些電荷位移現象在所有材料中都存在,可是要具有壓電效應,則必須能在材料每單位體積中造成有效地凈的電雙極矩變化。是否能有這種變化,端視晶格結構之對稱性而定。壓電現象理論**早是李普曼(Lippmann)在研究熱力學原理時就已發現,后來在同一年,居里兄弟做實驗證明了這個理論,且建立了壓電性與晶體結構的關系。1894年,福克特(W.Voigt)更嚴謹地定出晶體結構與壓電性的關系,他發現32種晶類(class)可能具有壓電效應(32類中不具有對稱中心的有21種,其中一種壓電常數為零,其余20種都具有壓電效應)。武漢細胞內膜打孔壓電壓電注射