1。2。2 压电材料的分类

压电材料可分为三类。第一类为无机压电材料，又分成压电晶体和压电陶瓷。 下面将详细介绍这两种。

压电陶瓷的定义：一般指通过混合、成型、比较高温度结合等过程成分原料 制成，然后通过粉粒之间的固相运动和烧结，获得所需的微细晶粒无规则多晶体。 压电性陶瓷的存在，这种陶瓷多是铁电陶瓷，在这种陶瓷中存在铁电畴、反铁电 畴等等，这些电畴在人为作用条件下，也就是外加强直流电场，如 BaTiO3、锆论文网

钛酸铅等物质。铁电陶瓷的成功发明，像各种相关压电器件的性能得到大幅增强。 相比于压电多晶体，压电单晶体指的是按晶体空间点阵有序生长而成的晶体。

它没有对称中心，故具有压电性。比如水晶、镓酸锂以及铁晶体管铌酸锂、钽酸 锂等。从另一方面来说，压电陶瓷也就是压电多晶体适合应用在大功率的换能器 和宽带滤波器，因为它压电性强、介电常数高、易加工成任意形状，但同时电损 耗较大、稳定性差；压电单晶体比如石英，压电性很弱、介电常数很低、而且受 限于尺寸大小，但是稳定性很好、机械品质高，所以多用来制作标准频率控制的 振子、滤波器以及高频高温超声换能器等等[2]。

第二类是有机压电材料，比如偏聚氟乙烯（PVDF）及其他有机压电（薄膜） 材料。柔和的材料质地、压电电压常数很好、阻抗也很低，这些优点吸引了世界 各国研究者的目光，因此发展十分迅速。现在水下超声波测量、火药引燃引爆等 方面都已经得到充分体现，但是这种材料也有缺点就是压电应变常数偏低，所以 在有源发射换能器的推广上受到很大的阻碍。

第三类是复合压电材料，它是在由有机聚合物基底材料中插入片状、杆状等 等各类形状的压电材料组成的。到目前为止已在物理学、电子学、医学等各个学 科获得了广泛的关注。由与它制成的水声换能器，不但拥有超高的静水压响应速 率，而且还耐冲击、不易受损，应用深度广，范围大[3]。

1。2。3   压电材料的机理

一百多年前，也就是十九世纪九十年代，法国的居里两兄弟在研究石块的时 候发现了压电现象，继而定义了压电效应。那么，怎样才能形象地解释压电效应 呢? 举个例子，在生活中，当你点燃液化气的时候,一种压电陶瓷也就是压电材 料就已经为你工作了。制作生产的工厂聪明地放一块神秘东西在这类压电点火的 设备内。当你按下点火设备弹簧的时候，传动装置就会把你所施加的压力转换到 到压电陶瓷上，从而使它产生了很高的电压,进而可以将电能引向燃气的出口去 放电。最后，就会发现惊奇的发现燃气被引燃了。可以看出压电陶瓷所具有的这 种效果就是压电效应。

压电效应又分为两种，一种为正压电效应，另一种为逆压电效应。法国居里 两兄弟在十九世纪九十年代发现的，仅仅由外力变形而在晶体内部产生的现象称 为正压电效应。居里兄弟所研究的这些晶体中就有在后来被人们广泛研究的铁电

体酒石酸钾钠（罗息盐）。其实早在 1881 年，就有人 Lippman 利用能量守恒原 理、电荷守恒定律以及热力学原理判断逆压电效应（converse piezoelectric effect） 出现。果然，在不久之后，居里两兄弟就通过实验成功证实了 Lippman 预言的 存在。又把它称为电致伸缩效应。晶体的形变量和它所产生的电压在逆压电效应 中是成正比的。在后来 Hankl 引入了 piezoelectricity(压电性)这一词汇。在 1894 年，德国物理学家 Woldemar Voigt 将弹性顺度张量与极化矢量以及晶体的对称 操作结合起来，根据此从而提出了压电性的唯象理论[4]。