材料的介電性能教學(xué)課件ppt-資料下載頁(yè)
2025-11-29 10:08本頁(yè)面
【正文】 法 動(dòng)態(tài) 地 觀察 到。如果把電場(chǎng)沿著鈦酸鋇晶體的自發(fā)極化軸加到上圖所示的試樣上，實(shí)驗(yàn)表明，與電場(chǎng)方向一致的電疇并不通過(guò)其疇壁的側(cè)向移動(dòng)以犧牲反向疇為代價(jià)進(jìn)行擴(kuò)張，而是 在反向疇內(nèi)部沿著試樣的邊緣靠近電極處生長(zhǎng)出許多極化方向與電場(chǎng)方向一致的尖劈狀新疇 。新疇成核后便在電場(chǎng)作用下向前推進(jìn)，穿透整個(gè)試樣，如圖所示。電場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，新疇不斷出現(xiàn)，不斷向前發(fā)展波及整個(gè)反向疇，最終便把這種反向電疇變成與外場(chǎng)方向一致，并與相鄰的同向疇結(jié)合為一個(gè)體積更大的同向疇。 電滯回線(xiàn)是鐵電體的鐵電疇在外電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)的宏觀描述 。沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí) ， 晶體總電矩為零 (能量最低 )。 施加外電場(chǎng)后 ，沿電場(chǎng)方向的電疇擴(kuò)展 、 變大 ， 與電場(chǎng)方向反向的電疇變小 。極化強(qiáng)度隨外電場(chǎng)增加而增加 。 (OA段 )電場(chǎng)強(qiáng)度繼續(xù)增大 ，最后晶體電疇都趨于電場(chǎng)方向 ， 類(lèi)似形成一個(gè)單疇 ， 極化強(qiáng)度達(dá)到飽和 。 (C處 ) 繼續(xù)增加電場(chǎng) ， 則極化強(qiáng)度 P與電場(chǎng) E成線(xiàn)性增加 ， 沿這線(xiàn)性外推至 E＝ 0處 ， 相應(yīng)的 Ps值就是飽和極化強(qiáng)度 ， 也就是自發(fā)極化強(qiáng)度 。 電場(chǎng)強(qiáng)度自 C處下降 ， 晶體極化強(qiáng)度亦隨之減小 ， 在 E＝ 0時(shí) ， 仍存在極化強(qiáng)度 ， 就是剩余極化強(qiáng)度 Pr。當(dāng)反向電場(chǎng)強(qiáng)度為 EC時(shí) (圖中 F點(diǎn)處 )， 剩余極化強(qiáng)度 Pr全部消失 ， Ec就是矯頑電場(chǎng)強(qiáng)度 。 反鐵電體 立方相 120℃ ABO3 四方相 正交相 0℃ 鐵電體起源與晶體結(jié)構(gòu) BaTiO3 Ba2+ O2 Ti4+ 鐵電性、壓電性與熱釋電性之間的關(guān)系 鐵電體 熱釋電體 壓電體 介電體 鐵電體的臨界性質(zhì) ?? 外部條件 (電場(chǎng)、應(yīng)力、溫度、壓力 ) 變化，可以引起鐵電體極化強(qiáng)度 P 的變化。 羅息鹽在常壓下有兩個(gè)居里點(diǎn)：24℃ 稱(chēng) 上居里點(diǎn) ； 18℃ 稱(chēng)為 下居里點(diǎn) 。在兩者中間的溫度范圍內(nèi)屬于鐵電體。 環(huán)境因素對(duì)鐵電體性質(zhì)的影響 一級(jí)相變和二級(jí)相變。一級(jí)相變時(shí)，比熱容會(huì)發(fā)生突變伴隨著有潛熱產(chǎn)生，自發(fā)極化在居里點(diǎn)處突然下降為零。鈦酸鋇、 PZT等鐵電體即屬于這一類(lèi)。二級(jí)相變只呈現(xiàn)比熱容大的改變，無(wú)潛熱發(fā)生，自發(fā)極化逐漸變化為零。硫酸三甘肽（ TGS）和 LiTaO3鐵電體屬于這一類(lèi)。 鐵電體的各種性能在居里點(diǎn)附近都有很大變化。 鐵電體居里溫度由材料成分決定。不同元素在同一鐵電體中對(duì) Tc的影響是不同的 。 ?? Pb2+、 Sr2+、 Ca2+、 Cd2+可取代 Ba2+形成鈣鈦礦型溶體； ?? Sr4+、 Hf4+、 Zr4+、 Ce4+、 Th4+可置換 Ti4+。 一般情況下晶粒愈大，其壓電性愈高。單晶體相變十分尖銳，而細(xì)小晶粒鐵電體相變溫度范圍逐漸變寬。 晶粒大小、尺寸因素的影響 壓電變壓器 輸入 輸出 P P tlKKQUUm 3331124??在水聲技術(shù)中的應(yīng)用 發(fā)射換能器用的材料，要求壓電陶瓷具有高的驅(qū)動(dòng)特性．即在大功率下?lián)p耗?。惺芄β拭芏却?，各項(xiàng)參數(shù)的穩(wěn)定性好，故一般采用 硬性”壓電陶瓷。這種“硬性”材料，振動(dòng)時(shí)發(fā)出的功率很強(qiáng)，現(xiàn)代水下聲發(fā)射器已達(dá)到兆瓦級(jí) 接受換能器材料要求壓電陶瓷具有高靈敏度和平坦的頻率響應(yīng)。即材料具有高的機(jī)電耦合系數(shù)，大的介電常數(shù)，高的壓電響應(yīng)，低的老化特性，一般采用軟性壓電陶瓷 兼具接收和發(fā)射的換能器材料則要求材料兼顧上述兩項(xiàng)特性，一般采用ＣｒＮｉ或等價(jià)離子置換的二元或三元系壓電陶瓷 在超聲技術(shù)中的應(yīng)用 逆壓電效應(yīng) 電場(chǎng) 高強(qiáng)超聲波 小孔清洗 粉碎焊接打孔 超聲加濕 B超 超聲測(cè)距儀 液面計(jì) 車(chē)輛計(jì)數(shù)器 思考題 繪出典型的鐵電體的電滯回線(xiàn)，說(shuō)明其主要參數(shù)的物理意義和產(chǎn)生 P— E 非線(xiàn)性的原因。 試說(shuō)明壓電體、鐵電體和熱釋電體在各自晶體結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。 試說(shuō)明壓電變壓器的原理。 查閱文獻(xiàn)，給出改善一例 PZT陶瓷的性能具體配方和工藝，并說(shuō)明對(duì)性能產(chǎn)生的影響。
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