壓電材料的原理
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,進而將電能引向燃氣的出口放電。于是,燃氣就被電火花點燃了。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,壓電材料可以因機械變形產(chǎn)生電場,也可以因電場作用產(chǎn)生機械變形,這種固有的機-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。
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