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小木蟲論壇-學術(shù)科研互動平臺 » 材料區(qū) » 無機非金屬 » 陶瓷材料 » 請教陶瓷的壓電性。
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[求助]
請教陶瓷的壓電性。
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（1）對壓電陶瓷施加壓力產(chǎn)生電荷是不是由于陶瓷的體積發(fā)生了變化，如果對壓電陶瓷加了壓力但沒有產(chǎn)生體積變化，就不會有電荷產(chǎn)生了？ （2）如果我對壓電陶瓷加一個力使其體積減少產(chǎn)生電壓，那么突然撤走壓力后，陶瓷會體積增大回到原來的厚度，在這個體積增大的過程中有電壓的產(chǎn)生嗎，方向是否與原來家壓力的時候相反？ [ Last edited by ZANCAI on 2012-8-11 at 03:53 ] |
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tuhonghao
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【答案】應助回帖
★ ★ ★ ★
感謝參與，應助指數(shù) +1
ZANCAI: 金幣+4 2012-08-18 02:46:09
感謝參與，應助指數(shù) +1
ZANCAI: 金幣+4 2012-08-18 02:46:09
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其實，這個問題并不復雜，很多人都能理解一些，但是很多人其實也沒有完全理解清楚，我個人覺得涉及三方面問題：1，ABO3型結(jié)構(gòu)；2，電介質(zhì)極化；3，能量轉(zhuǎn)換。 1，ABO3型礦物（如附件結(jié)構(gòu)所示），我們也以圖片為例來說吧，頂角為A位離子，面心為O粒子，在中間（注意：我并沒有說他在中心）的為B離子，根據(jù)對稱性，A位離子以及O的等效電荷中心必定在長方體的中心，且兩者疊加等價為中心處一個負點電荷，具有壓電性能的ABO3由于A位粒子半徑偏小，在晶體內(nèi)部留有空間，則B位離子并不是完全在中心處，可以靠上，也可以靠下，或者前后左右都行，在沒有外加電場下取向完全隨機，而B離子帶正電，它的電荷中心就在它所處位置，這就造成正負電荷中心不重合，有就是存在極化。就像磁針一樣發(fā)現(xiàn)了兩個極。而且出現(xiàn)極化后，晶體并不是立方體而是長方體，如果極化在上下方向，則高比長和寬長，在前后方向和左右方向情況類似。由于正負電荷中心不重合，必然產(chǎn)生電場。 2，極化：要將壓電性能演示出來并不是在陶瓷兩端接兩根線就可以的，必須要在制作電極，為了形象，我以放在水平面上一個長方體壓電陶瓷片來說明。要檢測其壓電性，我們將燒制好的壓電陶瓷上下制作上電極，再接上導線，再極化，然后就可以檢測其壓電性能。極化后陶瓷片里面絕大部分區(qū)域極化取向大致相同，我們假定絕大部分B位離子都處于長方體晶胞的靠上位置，則對于整個陶瓷片就等價于上表面帶正電下表面，帶負電的電容器，并形成一個電場，由于靜電作用上表面的電極會吸附電子帶上負電，下表面會帶上負電（注意：金屬盒陶瓷片間由于存在勢壘，電子是不可以在兩者間自由出入的）。這兩個電極形成的電場與陶瓷體極化形成的電場疊加抵消。在這里我說一點對陶瓷體極化的重要性，前面說到單個晶胞在無電場下極化取向完全隨機，這導致了，向上與向下，向左與向右，向前與向后極化的相互抵消。對外不顯現(xiàn)極化。 3：說到最后一點了，能量轉(zhuǎn)換：我們用導線接在兩個電極上并用電表相連。雖然上下表面帶點不同，但是由于內(nèi)外電場相互抵消，是不會有電流的。當在陶瓷片上下施加一個力，力產(chǎn)生形變，電場平衡被破壞，必然會檢測到電流的存在，直至重新平衡（注意：這個時候上下兩個電極上還是有電荷的），電流表檢測不到電流，再撤去外力，形變消除，此時，電場不平衡，上下表面電荷又要重新分布以至達到平衡。這過程中避諱檢測到電流。這過程中能量為外界加壓提供的機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。而陶瓷體本身并沒有提供什么能量。這也是為什么我們?nèi)粘Ｉ钪须娮哟蚧饳C（打火位置有一塊壓電陶瓷），可以長時間使用，而并非一次性的。 |
8樓2012-08-12 15:38:35
yaozi358
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4樓2012-08-11 13:14:52
5樓2012-08-11 21:30:55
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