傳統的壓電陶瓷較其它類型的壓電材料壓電效應要強,從而得到了廣泛應用。但作為大應邊,高能換能材料,傳統壓電陶瓷的壓電效應仍不能滿足要求。于是近幾年來,人們為了研究出具有更優異壓電性的新壓電材料,做了大量工作,現已發現并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3單晶(A=Zn2+,Mg2+)。這類單晶的d33比較高可達2600pc/N(壓電陶瓷d33比較大為850pc/N),k33可高達0.95(壓電陶瓷K33比較高達0.8),其應變>1.7%,幾乎比壓電陶瓷應變高一個數量級。儲能密度高達130J/kg,而壓電陶瓷儲能密度在10J/kg以內。鐵電壓電學者們稱這類材料的出現是壓電材料發展的又一次飛躍。現在美國、日本、俄羅斯和中國已開始進行這類材料的生產工藝研究,它的批量生產的成功必將帶來壓電材料應用的飛速發展。“PIEZO PMM 6”是一種壓電顯微操作系統,作為壓電注射的先驅,投入了大量的資源進行其研發。北京透明帶壓電胚胎干細胞
當您將按鈕輕輕一撳,煤氣灶迅即燃起藍色火焰,您可曾意識到是什么帶給您的這份便利呢?將一塊看起來平淡無奇的陶瓷接上導線和電流表,用手在上面一摁,電流表的指針也跟著發生擺動——竟然產生了電流,豈非咄咄怪事?其實,這是壓電陶瓷,一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。壓電陶瓷到底是一種什么樣的材料呢?這是一種具有壓電效應的材料。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下,產生形變,引起介質表面帶電,這是正壓電效應。反之,施加激勵電場,介質將產生機械變形,稱逆壓電效應。這種奇妙的效應已經被科學家應用在與人們生活密切相關的許多領域,以實現能量轉換、傳感、驅動、頻率控制等功能。壓電陶瓷具有敏感的特性,可以將極其微弱的機械振動轉換成電信號,可用于聲納系統、氣象探測、遙測環境保護、家用電器等。地震是毀滅性的災害,而且震源始于地殼深處,以前很難預測,使人類陷入了無計可施的尷尬境地。壓電陶瓷在電場作用下產生的形變量很小,**多不超過本身尺寸的千萬分之一,別小看這微小的變化,基于這個原理制做的精確控制機構--壓電驅動器,對于精密儀器和機械的控制、微電子技術、生物工程等領域都是一大福音。北京精子制動壓電壓電注射Piezo震擊驅動單元 (MB-U) 移動范圍約±5 mm ,移動速度約0.04 mm/s, 移動分辨率約0.1 um。
時值壓電效應發現的一百周年,特參考馬遜(W.P.Mason)之作撰寫本文,簡介壓電性之歷史及其應用。早期壓電效應*止于學術上的趣味性研究,而如今則已成為非常有用的效應,用它制出各式各樣的聲電換能器,其操作頻譜可由100Hz起涵蓋至幾個GHz,依頻率的不同而有不同的用途。聲納、反潛、海底通訊、電話通訊等是低頻(聲頻、AF波段)訊號**典型的應用。在幾個MHz范圍,其波長在毫米范圍,適合用來作非破壞性的檢驗材料(nondestructivetesting,簡稱NDT)與醫學診斷上,所謂超聲波成像術、全像攝影術、計算機輔助聲波斷層攝影術等就是針對這些用途而研究的。頻率在VHF、UHF波段則使用壓電性所研制出來的表面聲波電子組件。如延遲線、各式濾波器、回旋器(convolver)、相關器(correlator)等訊號處理組件,在通訊上與訊號處理上具有重要的應用。當頻率高至低微波波段,其對應波長在微米范圍,用來制作聲學顯微鏡,其解像力可和傳統的光學顯微鏡比美,而其機械波而非電磁波的獨特性質,則可彌補光學顯微鏡在應用上的不足。
壓電式壓力傳感器的優點是具有自生信號,輸出信號大,較高的頻率響應,體積小,結構堅固。其缺點是只能用于動能測量。需要特殊電纜,在受到突然振動或過大壓力時,自我恢復較慢。壓電式加速度傳感器壓電元件一般由兩塊壓電晶片組成。在壓電晶片的兩個表面上鍍有電極,并引出引線。在壓電晶片上放置一個質量塊,質量塊一般采用比較大的金屬鎢或高比重的合金制成。然后用一硬彈簧或螺栓,螺帽對質量塊預加載荷,整個組件裝在一個原基座的金屬殼體中。當傳感器受振動力作用時,由于基座和質量塊的剛度相當大,而質量塊的質量相對較小,可以認為質量塊的慣性很小。因此質量塊經受到與基座相同的運動,并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣,質量塊就有一正比于加速度的應變力作用在壓電晶片上。由于壓電晶片具有壓電效應,因此在它的兩個表面上就產生交變電荷(電壓),當加速度頻率遠低于傳感器的固有頻率時,傳感器給輸出電壓與作用力成正比,亦即與試件的加速度成正比,輸出電量由傳感器輸出端引出,輸入到前置放大器后就可以用普通的測量儀器測試出試件的加速度;如果在放大器中加進適當的積分電路,就可以測試試件的振動速度或位移。壓電式破膜儀PMM 6可用于核轉移實驗。
細晶粒壓電陶瓷以往的壓電陶瓷是由幾微米至幾十微米的多疇晶粒組成的多晶材料,尺寸已不能滿足需要了。減小粒徑至亞微米級,可以改進材料的加工性,可將基片做地更薄,可提高陣列頻率,降低換能器陣列的損耗,提高器件的機械強度,減小多層器件每層的厚度,從而降低驅動電壓,這對提高疊層變壓器、制動器都是有益的。減小粒徑有上述如此多的好處,但同時也帶來了降低壓電效應的影響。為了克服這種影響,人們更改了傳統的摻雜工藝,使細晶粒壓電陶瓷壓電效應增加到與粗晶粒壓電陶瓷相當的水平。現在制作細晶粒材料的成本已可與普通陶瓷競爭了。近年來,人們用細晶粒壓電陶瓷進行了切割研磨研究,并制作出了一些高頻換能器、微制動器及薄型蜂鳴器(瓷片20-30um厚),證明了細晶粒壓電陶瓷的優越性。隨著納米技術的發展,細晶粒壓電陶瓷材料研究和應用開發仍是近期的熱點。壓電顯微操作儀PMM 6可用于兔子卵母細胞和胚胎的ICSI等實驗。上海Piezo Micro Manipulator壓電核轉移
壓電式顯微操作儀PMM可用于ES細胞注射等實驗。北京透明帶壓電胚胎干細胞
壓電陶瓷-高聚物復合材料請添加圖片說明無機壓電陶瓷和有機高分子樹脂構成的壓電復合材料,兼備無機和有機壓電材料的性能,并能產生兩相都沒有的特性。因此,可以根據需要,綜合二相材料的優點,制作良好性能的換能器和傳感器。它的接收靈敏度很高,比普通壓電陶瓷更適合于水聲換能器。在其它超聲波換能器和傳感器方面,壓電復合材料也有較大優勢。國內學者對這個領域也頗感興趣,做了大量的工藝研究,并在復合材料的結構和性能方面做了一些有益的基礎研究工作,目前正致力于壓電復合材料產品的開發。4、壓電性特異的多元單晶壓電體北京透明帶壓電胚胎干細胞