无铅压电陶瓷这一突破性的
进展,掀起了持续至今的无铅压电陶瓷研究热潮,极大地促进了无铅压电陶瓷的研究和开发.迄今为止,可被考虑的无铅压电陶瓷体系主要有以下5类:(Bi0.5Na0.5)TiO3(缩写为BNT)基无铅压电陶瓷;K1-xNaxNbO3(缩写为KNN)基无铅压电陶瓷;铋层状结构无铅压电陶瓷;钨青铜结构无铅压电陶瓷;BaTiO3基无铅压电陶瓷.
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无铅压电陶瓷这一突破性的
进展,掀起了持续至今的无铅压电陶瓷研究热潮,极大地促进了无铅压电陶瓷的研究和开发.迄今为止,可被考虑的无铅压电陶瓷体系主要有以下5类:(Bi0.5Na0.5)TiO3(缩写为BNT)基无铅压电陶瓷;K1-xNaxNbO3(缩写为KNN)基无铅压电陶瓷;铋层状结构无铅压电陶瓷;钨青铜结构无铅压电陶瓷;BaTiO3基无铅压电陶瓷.本文结合无铅压电陶瓷研究和开发的近期进展,综合评述了无铅压电陶瓷的研究思路、研究现状以及发展趋势,着重讨论了BNT基及KNN基无铅压电陶瓷的体系构建、改性手段、相变特性及温度稳定性,并就无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出了一些建议.
近年来,无铅压电陶瓷新体系的构建、压电铁电性能的强化以及相变机制的研究取得了长足的进步,这为无铅压电陶瓷的实用化奠定了实践和理论基础.对于BNT基及KNN基陶瓷来说,经过细致的组分筛选,可以获得退极化温度高、压电性能优良且温度稳定性好的陶瓷配方,以用于制作换能器、传感器等器件.表9列出了部分无铅压电陶瓷器件.由表9可知,选取合适的材料参数,可以获得性能良好的无铅器件;部分无铅压电陶瓷器件具有可比拟于铅基器件的性能,在一些中低端领域有潜在的实用性.7 研究展望近年来,无铅压电陶瓷的研究和开发取得了长足进步,获得了一些性能良好的无铅压电陶瓷体系,部分配方在某些领域具有了一定的实用化前景.相
比于铅基PZT陶瓷,无铅压电陶瓷在晶体结构、电子
结构以及相变特性等方面具有自身的特点.
压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。压电材料 它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、鎵酸锂、锗酸铋等。压电陶瓷有属于二元系的钛酸钡陶瓷、锆钛酸铅系列陶瓷、铌酸盐系列陶瓷和属于三元系的铌镁酸铅陶瓷。压电陶瓷的优点是烧制方便、易成型、耐湿、耐高温。缺点是具有热释电性，会对力学量测量造成干扰。有机压电材料有聚二氟乙烯、聚氟乙烯、尼龙等十余种高分子材料。4）开关式电源开关式驱动电源基于直流变化器原理，由于输出级(通常是MOSFET)只工作在开、关两种状态，因而提高了效率，发热小。有机压电材料可大量生产和制成较大的面积,它与空气的声阻匹配具有的优越性,是很有发展潜力的新型电声材料。60年代以来发现了同时具有半导体特性和压电特性的晶体，如硫化锌、氧化锌、硫化钙等。利用这种材料可以制成集敏
感元件和电子线路于一体的新型压电传感器，很有发展前途。
室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于工业机器人的超声波传感器而言，要求其精度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。
室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。除一些压电晶体外，有一种陶瓷经外加电场作用一定时间后，其内部的小晶粒电矩会转到电场方向上，把电场去掉后，电矩仍基本保持沿电场方向排列，因此使陶瓷表面出现极化电荷，从而具有压电效应，这种陶瓷叫压电陶瓷。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于工业机器人的超声波传感器而言，要求其精度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。
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