壓電材料的原理

壓電現(xiàn)象是100多年前居里兄弟研究石英時發(fā)現(xiàn)的。那么，什么是壓電效應(yīng)呢？ 當(dāng)你在點燃煤氣灶或熱水器時,就有一種壓電陶瓷已悄悄地為你服務(wù)了一次。生產(chǎn)廠家在這類壓電點火裝置內(nèi)，藏著一塊壓電陶瓷，當(dāng)用戶按下點火裝置的彈簧時，傳動裝置就把壓力施加在壓電陶瓷上，使它產(chǎn)生很高的電壓,進(jìn)而將電能引向燃?xì)獾某隹诜烹姟Ｓ谑牵細(xì)饩捅浑娀鸹c燃了。壓電陶瓷的這種功能就叫做壓電效應(yīng)。

壓電效應(yīng)的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓,則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱為逆壓電效應(yīng)）。如果壓力是一種高頻震動，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產(chǎn)生高頻聲信號（機(jī)械震動），這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能，壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能，在未來的飛行器設(shè)計中占有重要的地位。