《压电材料与应用》课程教学大纲

《压电材料与应用》教学大纲课程名称（中文/英文）：压电材料与应用/PiezoelectricCeramicMaterialsandapplication课程类型：专业基础课课程性质：限选课 适用专业：无机非金属材料工程电子信息材料方向学时数：40 其中：实验/上机学时：0 课外学时：0学分数：2.5 考核方式：考查预修课程：无机化学、大学物理、物理化学、无机材料科学基础、材料制备原理。教学参考书：刘敬肖，胡志强编.压电材料与应用.大连轻工业学院印刷，2010年刘冬梅等编.压电铁电材料与器材.华中理工大学出版社，1990栾桂冬等编.压电换能器和换能器阵.北京大学出版社，1990开课单位：纺织与材料工程学院无机非金属材料工程系课程简介：压电材料与应用是无机非金属材料电子信息材料方向的专业限选课，主要介绍压电学中的基础理论知识和主要的压电陶瓷材料，主要内容包括：1）压电晶体的介电性质和弹性性质；2）压电晶体的压电性质和压电方程组；3）钙钛矿结构与铁电性；4）钛酸铅、锆酸铅与锆钛酸铅压电陶瓷；5）压电陶瓷的稳定性问题；6）透明铁电陶瓷和非钙钛矿类压电陶瓷；以及压电陶瓷的工艺要点、应用和最新研究进展。通过本课程的学习，使学生了解压电材料的相关理论知识，掌握主要的基本概念和基本原理，为学生毕业后从事压电材料的研究、开发和应用工作奠定一定的理论基础。本门课程对学生知识、能力和素质的培养目标：使学生了解和掌握压电材料相关的专业知识。培养学生的自学能力以及社交能力和表达能力。培养学生的科研创新能力、工程实践和解决问题能力。第一章 压电材料概述（2学时）教学目的和要求要求熟练掌握压电效应、了解压电陶瓷材料发展及应用前景。教学重点和难点压电效应的概念，压电材料的种类和发展。教学内容一、压电效应二、压电陶瓷材料应用第二章 压电晶体的介电和弹性性质（6学时）教学目的和要求掌握介电性质和弹性性质的几个物理量，介电常数、弹性常数概念及与晶体对称性的关系教学重点和难点介电特性，弹性性质和弹性常数教学内容一、压电晶体的介电特性二、压电晶体的弹性性质三、压电晶体的对称性与介电常数和弹性常数的关系第三章 压电晶体的压电性质及压电方程组（8学时）教学目的和要求掌握压电效应、压电常数及其压电方程教学重点和难点压电效应，压电常数，压电方程，压电材料的机电耦合系数教学内容一、压电晶体的弹性、介电性及热性能之间的关系二、压电晶体的压电效应三、压电材料的压电常数四、压电方程组五、机电边界条件以及各类压电方程组系数之间的关系六、压电材料的机电耦合系数七、压电材料的几个重要参数第四章钙钛矿型结构与铁电性 （4学时）教学目的和要求要求熟练掌握钙钛矿型结构。教学重点和难点钙钛矿型结构与极化。教学内容一、钙钛矿型结构二、铁电体与铁电性三、自发极化与电畴第五章钛酸铅、锆酸铅及锆钛酸铅压电陶瓷 （4学时）教学目的和要求要求掌握PbTiO3、PbZrO3特性，掌握三元系压电陶瓷，压电陶瓷结构与性能。教学重点和难点PbTiO3特性，三元系压电陶瓷结构与性能。教学内容一、PbTiO3特性二、PbZrO3特性三、PZT压电陶瓷四、三元系压电陶瓷第六章 压电陶瓷的稳定性问题（2学时）教学目的和要求要求掌握三元系压电陶瓷稳定性问题与非线性问题。教学重点和难点三元系压电陶瓷时间稳定性问题。掌握压电陶瓷材料的时间稳定性及温度稳定性及其与组成、结构之间的关系。了解压电陶瓷材料的非线性问题及工程应用上应注意的问题。教学内容一、时间稳定性二、温度稳定性第七章 透明铁电陶瓷 （2学时）教学目的和要求要求掌握透明铁电陶瓷的组成和相图。教学重点和难点透明铁电陶瓷的物理特性。教学内容一、铁电陶瓷的组成和相图二、透明铁电陶瓷工艺第八章 非钙钛矿型压电陶瓷材料 （2学时）教学目的和要求了解钨青铜型结构、铋层状结构及其压电陶瓷材料的特性。教学重点和难点钨青铜型压电陶瓷物理特性。教学内容一、钨青铜型压电陶瓷二、含铋层状结构压电陶瓷第九章 压电陶瓷工艺要点 （2学时）教学目的和要求要求掌握工艺原理。掌握压电陶瓷材料制造的工艺要点。教学重点和难点压电陶瓷的组织结构对性能的影响。教学内容一、原料状态、混料方式、合成条件对性能影响二、压电陶瓷的组织结构对性能的影响三、压电陶瓷烧成、极化第十章 压电陶瓷应用及最新研究进展 （8学时）教学目的和要求掌握压电陶瓷滤波器、压电陶瓷蜂鸣器、超声（空气与水声）换能器、压电陶瓷变压器、压电点火装置的工作原理，器件设计的基