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南京然創精密機械有限公司

Nan Jing Ran Chuang Precision Machinery Co.,Ltd

壓電陶瓷發展與應用歷史

2015年01月14日

1880年,居里兄弟首先發現電氣石的壓電效應,從此開始了壓電學的歷史。
  1881年,居里兄弟實驗驗證了逆壓電效應,給出石英相同的正逆壓電常數。1894年,Voigt指出,僅無對稱中心的二十種點群的晶體才有可能具有壓電效應,石英是壓電晶體的一種代表,它被取得應用。第一次世界大戰,居里的繼承人郎之萬,最先利用石英的壓電效應,制成了水下超聲探測器,用于探測潛水艇,從而揭開了壓電應用史篇章。
  壓電材料及其應用取得劃時代的進展應歸咎于第二次世界大戰中發現了BaTiO3陶瓷,1947年,美國Roberts在BaTiO3陶瓷上,施加高壓進行極化處理,獲得了壓電陶瓷的電壓性,隨后,日本積極開展利用BaTiO3壓電陶瓷制作超聲換能器、高頻換能器、壓力傳感器、濾波器、諧振器等各種壓電器件的應用研究,這種研究一直進行到50年代中期。
  1955年,美國B.Jaffe等人發現了比BaTiO3壓電性更優越的PZT壓電陶瓷,促使壓電器件的應用研究又大大地向前推進了一大步。BaTiO3時代難于實用化的一些用途,特別是壓電陶瓷濾波器和諧振器,隨著PZT的問世,而迅速地實用化,應用聲表面波(SAW)的濾波器、延遲線和振蕩器等SAW器件,在七十年代后期也取得了實用化。

表1示出四種壓電材料性能對比

g ε d g k 居里點℃
水晶(石英) 4.5 2.3 53 10 1200
羅息鹽 200 165 93 54 40
鈦酸鋇 1700 190 12 45 120
鋯鈦酸鉛 2100 410 22 65 300

  從表1 可看到,鋯鈦酸鉛材料是當前性能較好應用最廣的材料,通過改性,性能還可進一步改善,能夠用于制作各種壓電器件。上世紀70年代初期,人們在鋯鈦酸鉛材料二元系配方Pb(ZrTi)O3大基礎上又研究了加入第三元改性的壓電陶瓷三元系配方,如鈮鎂酸鉛系為Pb(Mg1/3Nb2/3)(ZrTi)O3,可廣泛用于拾音器、微音器、濾波器、變壓器、超聲延遲線及引燃引爆方面。如鈮鋅酸鉛系Pb(Zn1/3Nb2/3)(ZrTi)O3,主要用來制造性能優良的陶瓷濾波器及機械濾波器的換能器。 近年來,人們又在三元系壓電陶瓷配方基礎上又研究了四元系壓電陶瓷材料,如Pb(Ni1/3Nb2/3)(Zn1/3Nb2/3)(ZrTi)O3,Pb(Mn1/2Ni1/2)(Mn1/2Zr1/2)(ZrTi)O3等,可用來制造濾波器和受話器等。 

來源:南京然創精密機械有限公司
南京然創精密機械有限公司
劉濤
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公司簡介

南京然創精密機械有限公司是壓電驅動控制器、壓電驅動元件、壓電送料器、壓電泵、自動化生產設備等產品專業生產加工的公司,擁有完整、科學的質量管理體系。公司是由國內知名壓電控制及驅動領域專家吉林大學博士生導師楊志剛教授創立,公司現有12人規模的開發團隊均為碩士研究生及以上學歷,其中博士五名,分屬機械、電子、通訊工程專業。主要研究領域為壓電泵、壓電振動給料器、壓電精密定位器、超聲懸浮軸承及壓電能量收集裝置等,多次承擔國家863與自然科學基金項目,是國內最專業的壓電驅動器研究中心之一。
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