壓電材料的分類及介紹

    壓電材料的種類甚多，概括起來(lái)，可按如下進(jìn)行分類：

    壓電單晶體除天然石英之外，還有人工研制的許多種類，如磷酸二氫氨（ADP），磷酸二氫鉀（KDP）等，但由于它們的存在某種缺陷，隨著人造石英的大量生產(chǎn)和壓電陶瓷的提高，這些晶體大多已基本不用。

    壓電薄膜如氧化鋅和氮化鋁等是當(dāng)今微波器件的關(guān)鍵材料。

    但應(yīng)用重要和用量大的壓電材料仍然是石英和各類多晶壓電陶瓷。與其它壓電體相比，壓電陶瓷具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如易于制造，可成批量生產(chǎn)，成本低，不受尺寸和形狀的限制，可在任一方向極化，可通過(guò)調(diào)節(jié)組分改變材料的，而且耐熱、耐濕和化學(xué)穩(wěn)定性好等。

    早發(fā)現(xiàn)有壓電性的陶瓷是BaTiO₃，當(dāng)今還廣泛應(yīng)用的Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)二元系壓電陶瓷具有BaTO₃壓電陶瓷不可媲美的壓電性。在二元系PZT組成中加入Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃后制成三元系透明壓電陶瓷PCM（PCM是松下電器公司的商品名稱）其與PZT中加入Pb（Mn_1/3Sb_2/3）O₃(縮寫PMS)后制成PMS壓電陶瓷，PMS壓電陶瓷改變了PZT陶瓷Q_m高但K_p低的規(guī)律。用La置換一部分Pb的Pb_1-xLa_x（Zr_yti_{1-y）1-(x/4)}O₃組成的陶瓷是PLZT陶瓷，是一種很有價(jià)值的電子材料，其薄片具有電控可變雙折射，電控可變光散射等特性，可用作光閥、光電調(diào)制器和光記憶元件。PZT、PCM、PMS等壓電陶瓷均含有大量的Pb，制造過(guò)程會(huì)污染環(huán)境，外積極開展K_1-xNa_xNbO_3，SrBi₄Ti₄O₁₆等無(wú)Pb壓電陶瓷的研究。

    近20年來(lái)，壓電陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，不同的壓電器件對(duì)壓電陶瓷的提出了特定的要求。為了達(dá)到設(shè)計(jì)各類壓電器件對(duì)壓電的不同要求，材料研究人員在單元系、二元系、三元系、四元系壓電陶瓷的基礎(chǔ)上廣泛地研究了組成和添加劑，有的研究單位幾乎把化學(xué)元素周期表中可以組合的元素都進(jìn)行了組合試驗(yàn)。當(dāng)前，各種壓電陶瓷已能滿足設(shè)計(jì)壓電器件的一般要求，但隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，越來(lái)越要求高的壓電陶瓷。20世紀(jì)末期，適用于高頻范圍的鈦酸鉛系和鈮酸鹽系等壓電陶瓷引起材料研究者的高度重視，它們可廣泛用于無(wú)損檢測(cè)、醫(yī)療診斷、水聽器和各種形式的傳感器。