压电陶瓷材料

压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体，并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称，是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。

压电陶瓷的基本物理性质

1.压电陶瓷的介电性是反映陶瓷材料对外电场的响应程度,通常用介电常数来表示。不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。

2.压电陶瓷的弹性系数是反映陶瓷的形变与作用力之间关系的参数。对于压电体,由于存在压电性,弹性系数的数值与电学边界条件有关。

3.压电陶瓷最大的特性是具有压电性,包括正压电性和逆压电性。

4.压电陶瓷具有自发极化的性质,而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。

压电陶瓷的分类

铅基压电陶瓷材料

Pb(Zr,Ti)O3(简称为PZT)压电陶瓷材料是目前市场上应用最广泛的压电陶瓷材料。

无铅压电陶瓷材料

1.钛酸钡基无铅压电陶瓷；例如钛酸钡（BaTiO3）

2.含铋钙钛矿型压电陶瓷

钛酸铋钠(Na1/2Bi1/2)TiO3，简写为BNT基的压电陶瓷是此类陶瓷的代表，BNT作为一种无铅的铁电材料，由于其复杂的相变过程以及优异的压电性能，引起了研究者的广泛关注。

3.铌酸盐系无铅压电陶瓷

主要包括碱金属钙钛矿结构铌酸盐陶瓷和钨青铜结构铌酸盐陶瓷。

例如KNbO3和LiNbO3体系

4.铋层状结构无铅压电陶瓷

例如Bi4Ti3O12，PbBi4Ti4O15，SrBi4Ti4O15，(Pb,Sr)Bi4Ti4O15，SrBi2Nb2O9

压电陶瓷材料的制备方法

低温烧结方法、sol-gel热压法、超细粉体制备及添加助熔剂法、低温烧结渗银法、化学沉银法

压电陶瓷生产的工艺流程：

配料→球磨→过滤、干燥→二次球磨→过滤、干燥→过筛→成型→排塑→烧结→精修→上电极→烧银→极化→测试

压电陶瓷材料应用

1.压电陶瓷可以将声波转化为电信号，因此被广泛应用于声波传感器中。

2.压电陶瓷还可以用于制造振动器，例如手机中的振动器。

3.压电陶瓷电机是一种新型的电机，它利用压电陶瓷的压电效应来产生机械运动。

4.压电陶瓷加湿器是一种新型的加湿器，它利用压电陶瓷的压电效应来产生微小的水雾颗粒，从而实现加湿的效果。

5.可以用于制造电子陶瓷。

压电马达工作原理及分类

导语： 由于压电马达具有体积小精度高等优势，目前越来越多的用户选择该产品替代传统的电机定位产品。目前市面上常用的压电马达有三种：粘滑式压电马达；步进式压电马达和超声波或共振压电马达。这三种类型都有其特定的有点和用途，下文会通过原理详细介绍这三种压电马达。

压电马达原理简介

1）粘滑式压电马达

图1、粘滑式压电马达工作原理图

如图1所示，阐述了粘滑式压电马达的工作原理，粘滑式压电马达主要由轴承、滑块（即移动部分）、接触点、一端固定的压电促动器组成。压电陶瓷的的长度随着施加电压的变化而变长或变短，由于滑块与接触点的摩擦力滑块会随着压电陶瓷的形变一起运动，如图1中第二个图所示。这一过程又称为粘贴阶段（stick-phase）。当压电陶瓷到最大形变量时，施加快速降低的电压使压电陶瓷快速回缩到初始状态。如图1中第三个图所示，由于惯性滑块保持静止，而压电陶瓷回复到了初始状态，这一阶段也被称为滑动阶段（slip-phase），也是这一阶段导致了滑块的净位移。重复以上两个阶段使平台产生宏观的位移。

2）步进式压电马达

图2、步进式压电马达原理图

典型的步进式压电马达至少由3个压电促动器，如图2中的第一幅图所以，其中A和B促动器用来接触滑块，并扮演卡紧机构的角色。而C促动器则用来使滑块产生平移运动。

在静止时，促动器A和B同时接触滑块。当开始运动时，促动器B膨胀，A缩回，此时只有B与滑块接触，如图2中第一幅图所示。于此同时C形变通过B与滑块的接触使滑块产生位移如图2中第二幅图所示。然后促动器A膨胀，B缩回，此时只有A与滑块接触如图2中第三幅图所示，随后压电陶瓷C缩回至初始位置如图2第四幅图所示。最后再次缩回A，膨胀B，重复以上状态是滑块产生宏观位移。

3）超声波压电马达

对于这种类型的压电马达，滑块的运动是通过接触点的椭圆振荡产生。如下图所示。

图3、超声波马达原理结构图

图3中的第一幅图展示了超声波马达的主要结构，第二幅图展示了压电马达的两种工作状态，左图接触点沿切线方向移动，即运动方向，右图接触点沿上下运动。对压电陶瓷施加电信号，同时产生这两种模式，并使相位差为正负90°这会使接触点产生椭圆振动如图3中第一幅图所示。此外，接触点的轨迹也可由驱动信号的幅值和频率控制。

不同类型压电马达的特点

1）粘滑式压电马达

在粘贴阶段滑块的移动量即是压电陶瓷的形变量，因此对于该阶段，平台拥有较高的分辨率。在滑动阶段，压电陶瓷会快速缩回，这将产生振动和噪声，噪声可能非常刺耳，当人长期在平台周围工作时设置会引发健康问题。此外由于压电陶瓷需要往复快速缩回，导致接触点的材料大量磨损，限制了平台的使用寿命。粘滑式马达使用DC扫描模式时具有较高的分辨率，但是在断电的情况下并不能0漂移保持在纳米量级的定位。另外对于粘滑式的压电马达速度被限制在约20mm/s。

2）步进压电马达

步进式压电马达一般拥有较高的输出力，输出力高达10N。移动时由压电陶瓷形变推动滑块移动，因此可以达到较高的分辨率，可时间纳米级别的定位并且没有漂移。但是由于该类型马达的移动需要多个压电陶瓷配合，这限制了压电位移平台的速度，通常小于10mm/s。此外因为无法达到严格的公差，导致接触点的摩擦，导致了平台较低的寿命，此外该电机通常由多个压电陶瓷组合使用使其成本较高。

3）超声波马达

该马达是将椭圆振荡推动滑块移动，产生很小的位移，并通过高频率产生极高的速度，通常可达到100mm/s,并且没有噪声，良好的可重复性，电机在定位后无漂移实现自锁。并且拥有较长的使用寿命，通常在10-100km。但是该马达输出力较小，通常只有1N，位移精度会比其它两种马达略差。

三种压电马达技术参数对比

关于上海昊量光电设备有限公司进入企业商铺

上海昊量光电设备有限公司

Aunion Tech Co., Ltd

专业源自专注 专注成就未来

上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。不但为客户提供适合的产品，而且为客户提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

自2008年成立以来，昊量光电专注于光电领域的技术服务与产品经销，致力于引进国外很具先进性与创新性的光电技术与可靠产品，为国内前沿的科研与工业领域提供优质的产品与服务，助力中国智造与中国创造! 目前，昊量光电已经与来自美国、欧洲、日本的多家知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。其代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究与国防等。

昊量光电坚持“专业源自专注，专注成就未来”的经营理念。近年来，我们专注于前沿的细分市场，为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等领域的客户提供系统解决方案。

秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！

立足于光电产业，昊量光电始终坚持价值创造与创新，赢得客户与合作伙伴的认可，不断拓展业务领域的新边疆，立志打造国际一流的代理服务品牌！

相关问答

【打火机的压电陶瓷能点燃火药吗打火机的压电陶瓷能产生多少...

[最佳回答]打火机的压电陶瓷在瞬间大约能产生60V的电压,即使能产生这么高的电压,但是打火机的压电陶瓷的传引太细,不能够产生大的火星,因此理论上来说仍然点燃...

【压电陶瓷片的制造材料是什么?】作业帮

[最佳回答]压电陶瓷主要有三大类:钛酸钡类(BaTiO3),原材料有二氧化钛、碳酸钡、碳酸锶等;锆钛酸铅类(PbZrTiO3),原材料有二氧化钛、氧化锆、氧化铅、、碳酸锶...

问一下:谁家的压电陶瓷质量好?想知道

[回答]压电陶瓷是生产制作压电马达、压电变压器、涡街流量计等压电器件的材料基础。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能...

压电陶瓷原理?

原理说明:压电陶瓷片是蜂鸣片(器)的主要部件,所以称之为压电元件。压电陶瓷片之所以能够发出蜂鸣的声音,是利用了压电效应的原理。压电效应有正压电效应...

压电陶瓷的制造工艺有哪些呢?

三、预烧:目的是在高温下,各原料进行固相反应,合成压电陶瓷.此道工序很重要。会直接影响烧结条件及最终产品的性能。四、二次细磨:目的是将预烧过的压电陶瓷...

压电陶瓷一次发电能持续多长时间，是什么波形?

答:所谓压电陶瓷是指当陶瓷受到外力作用产生形变时,陶瓷两端会产生电能。电能的持续时间最长20分钟左右。压电陶瓷发电过程所产生的波形是矩形(方波形),也可以...

求问压电陶瓷(PTZ)是热电材料吗?

压电陶瓷的材料通称为PZT,是强电介质钛酸铅与反强电介质锆酸铅的固溶体。可以电气-机械-电气相互转换、电能转换为机械能、机械能转换为电能。热电材料是一种...

压电晶体和压电陶瓷的区别?

压电陶瓷和压电晶体的对比,压电薄膜主要有以下优点:(1)质量轻,它的密度只有常用的压电陶瓷PZT的四分之一,粘贴在被测物体上对原结构几乎不产生影响,高弹...

压电陶瓷的用途是什么?

[回答]瓷的用途十分广泛。据粗略统计,压电陶瓷至少有20多种用途。让我们仅举几例:此外,通过正压电效应,把机械振动转换为交流电信号,可用来制造压电拾音器...

压电陶瓷蜂鸣片和普通压电蜂鸣器有什么区别?

这两者的材料都是压电陶瓷。蜂鸣片是做成一张很薄的原片,没有共振腔声音发不出来。就是发出声音也较小,只能在安静的环境下听到。而你说的普通压电蜂鸣器是...