无机122班江海涛

1、无机非金属材料工程无机非金属材料工程专业设计大赛专业设计大赛无机无机122 122 江海涛江海涛 卢赛辉卢赛辉 刘志刚刘志刚指导老师：尹丛岭指导老师：尹丛岭主讲：压电陶瓷材料主讲：压电陶瓷材料 无机非金属 材料工程水泥、玻璃、陶瓷耐火材料搪瓷、磨料新型无机材料等压电陶瓷提纲1.定义2.发展历史3.原料与生产工艺4.研究前沿5.应用6.市场与展望压电陶瓷压电陶瓷：一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料瓷材料Piezoelectric ceramics：a capable of converting mechanical energy functiona

2、l ceramic material and electric energy to convert正压电效应：正压电效应：在没有对称中心的晶体上施加压力、张力、在没有对称中心的晶体上施加压力、张力、切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，且在晶体切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，且在晶体两端出现正、负电荷两端出现正、负电荷；逆压电效应：逆压电效应：在晶体上施加电场引起极化时，产生与电在晶体上施加电场引起极化时，产生与电场强度成比例的变形或机械应力场强度成比例的变形或机械应力。发展历史1940年前年前（铁电体）（铁电体） 罗息盐和某些酒石酸盐磷酸二氢钾盐和它的同品型物 居里兄弟居里兄弟首先

3、发现电气石压电效应，从此开始了压电学的历史。居里兄弟居里兄弟实验验证了逆压电效应，给出石英相同的正逆压电常数。在BaTiO3陶瓷上获得了压电陶瓷的电压性。实现了这一领域的飞跃。美国日本先后美国日本先后利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器等的应用研究。美国美国B.Jaffe等人更优越的PZT压电陶瓷，促使压电器件的应用研究又大大地向前推进了一大步。压电陶瓷的应用，上至宇宙开发，下至家庭生活极其广泛。 PLZT透明压电陶瓷使压电陶瓷的应用扩展到光学领域。原料BaCO3. SrCO3. CaCO3. MgCO3. Pb3O4. TiO2. ZrO2.Nb2O5. L

4、a2O3等等化工原料粘土，长石，石英，滑石，粘土，长石，石英，滑石，菱镁矿，大理石，白云石菱镁矿，大理石，白云石等等矿物原料生产工艺(以PZT陶瓷为例）原料处理预烧成型与排塑极化上电极烧结无铅压电无铅压电01清华大学铁电压电陶瓷材料的研究（大功率压电陶瓷）铁电压电陶瓷材料的研究（大功率压电陶瓷）04天津大学压电陶瓷显微结构控制与器件应用压电陶瓷显微结构控制与器件应用05北京工业大学 压电陶瓷材料器件研发及应用压电陶瓷材料器件研发及应用02中国科学院上海硅酸盐研究所铁电压电陶瓷铁电压电陶瓷03江西理工大学研究前沿研究前沿应用举例压电点火装置：打火机、煤气灶、燃气热水器等用具上都可以见到它的踪影应

5、用举例压电超声马达 世界上最小的马达（电机）：重36mg，长5mm，直径1mm，可作为人造心脏的驱动器。 原理：当给定子加上电之后，由于逆压电效应，定子表面就会产生超声振动。由于定子和转子之间的摩擦力的作用，转子也会跟着运动起来。 优点：结构简单、启动快、体积小、无电磁干扰。 市场压电陶瓷作为重要功能材料在电子领域占据相当大的比重2000年全球压电陶瓷销售额约达30亿美元2005年全球压电陶瓷销售额约达80亿美元2010年全球压电陶瓷销售额约达420亿美元未来市场发展方向电子产品日电子产品日益精致，要益精致，要求元器件可求元器件可以做的越来以做的越来越小，小型越小，小型化是必然方化是必然方向。

6、向。小型化小型化“环境材料环境材料”的概念提出的概念提出对传统的压对传统的压电铁电陶瓷电铁电陶瓷的应用提出的应用提出了新的挑战了新的挑战。 无铅化无铅化尽快形成相尽快形成相应的研发、应的研发、生产、销售生产、销售一条龙的健一条龙的健康商业链条康商业链条是目前首要是目前首要任务任务 。产业化产业化展望以汽车工业需求压电电陶瓷的数量最多以汽车工业需求压电电陶瓷的数量最多 , 汽车工业越来越需要汽车工业越来越需要小型小型 、廉价、廉价 、环保、灵敏度高和性能稳定的传感器、环保、灵敏度高和性能稳定的传感器 , 每辆新型每辆新型小汽车压电陶瓷的用量就达小汽车压电陶瓷的用量就达 30 片片 。 除此之外，在除此之外，在 石油石油 、化学、化学 、食品和制药厂、食品和制药厂等等用于非接触流量用于非接触流量和水平监测的传感器和水平监测的传感器 、医学上图象诊断和心脏监测的转换器、医学上图象诊断和心脏监测的转换器 , 洗衣机和微波炉使用的传感器及回声推测仪等洗衣机和微波炉使用的传感器及回声推测仪等 。不管是汽车等不管是汽车等日常生活用品，还是医学方面产品，其使用数量都在成倍