PZT压电陶瓷叠堆的制备和机电性能表征(2)
结论 25
致谢 26
参考文献…27
1 绪论
1.1 研究背景
压电陶瓷是一种能够将电能和机械能相互转化的功能陶瓷材料,压电陶瓷是压电致动器的最重要的部分，实现了给一定电压产生一定微小位移。例如对于精密机床来说，压电叠堆精密驱动仪器是保证其加工精度的关键部件。所以能应用于诸多领域，例如制造探测设备，制造武器装备，制造飞机等。压电陶瓷原料丰富，制备锆钛酸铅（PZT）基压电陶瓷容易，尤其是它优异的机电性能，例如它的压电常数高，有优异的铁电性，应变位移大[1]。以此为材料做出来的压电致动器有微小程度的位移控制性好、做出反应快、节能高效，相关性好等优点[2]。
现如今压电致动器一般采取多层片式叠堆。解决了之前的单层式存在的很多弊端，能减小工作电压，扩大应变位移。适用当前电子业的集成化及高性能化等要求[1]。采用多层片式叠堆，单片比单层所需工作电压要小，并且叠堆电学结构设计为并联，每层单片电压相同，都会输出位移，因为单片位移应变阻力小于总单层，所以这样输出的位移就要大得多[3]。另外，为了制作多层陶瓷电路板，每层可以印刷不同的电路，从而易于器件的小型化和集成化。多层压电陶瓷器件在遵循普通压电陶瓷所具有的逆压电效应上，性能得到了巨大的提升。可以实现在较低的驱动电压下即能获得大的位移又能实现多功能化。基于此，所制备的性能优异的多层压电陶瓷器件可以应用于各类压电致动器如压电叠堆精密驱动仪器等。压电致动器的驱动系统电路也更加简化，更加安全，更加高性能。
但是目前国内在这方面的开发非常少，压电叠堆精密驱动仪器市场一直被国外企业所占领。因此，探究PZT压电陶瓷叠堆的制备技术对于国内科技发展就很有必要。
1.2 压电材料
1.2.1 压电效应
对电介质晶体，在极化方向受到力的作用，其一端面会出现正电荷，另一端会出现负电荷，正负电荷成对出现；撤销力，晶体电性消失。这种现象称为正压电效应。从能量的角度来看，是机械能能转化为电能。如1.1（a）所示；在极化方向上受到电场作用，晶体会发生应变，电场越强，应变越大，撤销电场，恢复到之前没有变形的晶体。这就叫做逆压电效应。从能量的角度来看，是电场提供的能量转化为机械能。
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