压电陶瓷材料的应用与发展分析

贺兴辉 王子维 陈冰倩

[摘要]随着科学技术进步与发展，压电陶瓷材料质量不断提升，并在实际中得到广泛应用。压电陶瓷材料的应用，对促进行业发展发挥着重要作用。基于此，本文中以压电陶瓷材料为切入点，详细分析其应用与发展趋势，为相关研究提供借鉴，推动行业发展。

[关键词]压电陶瓷材料；应用现状；发展趋势 文章编号：2095-4085（2018）05-0001-02

压电陶瓷是一种功能陶瓷材料，可以实现互相转换机械能与电能的目的，提高工业效率与安全性。压电陶瓷具有高智能型的新型功能电子材料，特别是随着材料、工艺的发展与研究，压电陶瓷材料在很多行业都有着广泛应用。

1 压电陶瓷材料现状分析

压电陶瓷材料根据独立组元数据分成四大类，即一/二/三元系压电陶瓷、多元系压电陶瓷。一元系陶瓷铁电体的典型代表就是BaTi03，其中含有钙钦矿晶体结构，本身并不溶于水、较大的机电耦合系数，且材料制备工艺简单、成本普遍不高，也是压电陶瓷材料中最初具有实用价值的一种。

为了提高压电陶瓷的性能与质量，人们发现Zn4+离子半径类似于Ti4+离子半径，因此两种离子也具有相似的化学性能PbTiO3与PbZrO3可以以任何比例连续固溶体。随着科学技术进步，压电陶瓷材料种类更加丰富，有着更为广阔的应用前景。

2 压电陶瓷材料的主要种类

2.1 无铅压电陶瓷材料应用

日常生活中很多方面都在应用压电陶瓷，极大程度方便人们使用及确保安全。截至目前，大部分国家依旧使用焊钳压电陶瓷，这类压电陶瓷的最大特点就是含有60%以上的铅。但要主要的是氧化铅一种有毒物质，氧化铅同时还具有已发挥性，因此生产生活中都要小心使用，废弃后要经过专门处理，避免出现乱扔、乱丢情况，损害到生态稳定，造成环境污染。特别是随着社会经济发展，民众的环保意识逐渐提高，相关法律法规、政策制度不断完善，正在逐步禁止使用含铅的电子产品。高温烧结过程中会出现挥发氧化铅的情况，即污染环境，又会造成陶瓷内部计量比出现偏离，直接对材料性能产生影响。但随着时间推移，无铅压电陶瓷材料逐渐被社会淘汰。

2.2 压电薄膜材料应用

在20世纪80年代后期，我国已经在压电材料研究中，将研究的重点转移为压电薄膜研究，并将其作为重要的研究方向进行扩展。而压电薄膜的研制成功不仅促进了热释电红外探测器和随机存取存储器等科技的快速发展，而且压电薄膜其还具有轻重量、小尺寸、工作电压低、便于携带等优点，同时，它还能与半导体集成电路兼容。

2.3 压电厚膜材料的应用分析

20世纪90年代PZP压电厚膜材料出现，这是一种多功能的新型材料，同时具备块体材料与薄膜的优势，正常工作時电压不高，还具有半导体集成电路兼容的优势。厚膜材料具有更加优异的性能，因此很多设备制造中得到广泛应用，大幅度提高设备性能，如微机械谐振器、高频声呐换能器及厚膜微致动器等。

2.4 压电陶瓷-高聚物复合材料

压电复合材料主要由高分子有机树脂与无机压电陶瓷两者合成，它兼具了有机和无机压电材料的双重性能，甚至产生了两相都没有的新特性。而且改材料在便于进行机械加工的同时，还保持了压电陶瓷所具有的良好的压电性能，柔顺性良好。因此，在制作过程中，可以根据实际需要，综合两相材料优点，制作出性能良好的转换器和传感器，且制作出的机器灵敏度高，相较于普通的压电陶瓷，更加适合进行水声换能。另外，压电复合材料对于其它类型超声波换能器和传感器的制作具有将强优势，现在很多国内学者对其进行研究，在复合材料结构和性能方面获得了很多有益的基础性研究，正致力于开发具有压电复合材料的产品。

3 压电陶瓷材料发展趋势

压电陶瓷材料的发展，主要体现在质量提升与行业应用拓展两方面上，在工业领域、建筑领域、航天领域等方面压电陶瓷材料的研发都有着巨大压力。按照我国当前经济发展趋势，新能源发展以及环境保护是重要工作内容。对以上问题的解决需要借助压电陶瓷材料的功能。

提高对压电陶瓷材料的利用率以及资源的回收利用成为行业发展的重要内容。环境治理与压电陶瓷材料研发双管齐下才能有效改善我国当前的发展状况。因此压电陶瓷材料的研发还应该充分考虑材料的无毒无害、易于回收等多种条件。相信随着相关学科技术水平进一步发展，将会有力带动压电陶瓷材料的发展与进步，市场上将会出现更多的符合现实需求且可以实现节能保护与降低成本的目的，为推动企业发展贡献力量，进而为国民经济发展提供更多的支持。通过压电陶瓷材料的研发与推广，实现市场的进一步拓展，为相关企业创造一个良好的发展环境，进而充分发挥企业作用，带动区域经济发展。

4 结语

综上所述，作为现代工业生产中的主要功能材料，压电陶瓷凭借着众多优势得到诸多高新产业的青睐，如电子技术、航空航天、生物研究等。相信随着相关技术水平提高，压电陶瓷材料质量将会得到更大提升，并在更多行业中得到应用，通过自身优势推动材料发展。

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