壓電陶瓷的極化原理介紹
時間 : 2025-02-04
??在講壓電陶瓷的極化之前，需要科普一下什么是壓電陶瓷。壓電陶瓷聽起來很高端，說白了就是一種電子陶瓷材料，具有壓電特性。那么壓電陶瓷的壓電特性是怎么來的?這是壓電陶瓷經過了極化，所具有的特性。而極化又是化學當中重要的基本知識點，下面主要針對極化作相關介紹,希望這篇精心整理的文章能夠給有需要的朋友一些最基本的幫助。??
所謂極化，就是在壓電陶瓷上加一強直流電場，使陶瓷中的電疇沿電場方向取向排列，又稱人工極化處理，或單疇化處理。
一、極化原理
壓電陶瓷的極化機理取決于其內部結構。壓電陶瓷是由一顆顆小晶粒無規則地“鑲嵌”而成，每個小晶粒可看為一個小單晶，其中原子(離子)都是有規則(周期性)的排列，形成晶格，晶格又由一個個重復單元—晶胞組成。 晶粒與晶粒的晶格方向不一定相同，從整體看，仍是混亂、無規則的。 為了使壓電陶瓷處于能量(靜電能與彈性能)最低狀態，晶粒中就會出現若干小區域，每個小區域內晶胞自發極化有相同的方向，但鄰近區域之間的自發極化方向則不同。自發極化方向一致的區域稱為電疇，整塊陶瓷包括許多電疇。
二、人工極化
在壓電陶瓷上加一足夠高的直流電場，并保持一定的溫度和時間，迫使其電疇轉向，或者說迫使其自發極化作定向排列。極化前，各晶粒內存在許多自發極化方向不同的電疇，陶瓷內的極化強度為零，極化處理時，晶粒可以形成單疇，自發極化盡量沿外場
方向排列。極化處理后，外電場為零，由于內部回復力(如極化產生的內應力的釋放等)作用，各晶粒自發極化只能在一定程度上按原外電場方向取向，陶瓷內的極化強度不再為零，這種極化強度，稱為剩余極化強度。
三、極化的三要素
極化電場、極化溫度和極化時間，簡稱極化三要素。
四、極化方法
1)油浴極化法：油浴極化法是以甲基硅油等為絕緣媒質，在一定極化電場、溫度和時間條件
下對制品進行極化的方法
2)空氣極化法：空氣極化法是以空氣為絕緣媒質，以一定的極化條件對制品進行極化的方法。
3)空氣高溫極化方法：空氣高溫極化方法是以空氣為絕緣媒質，極化溫度從居里溫度以上(高于TC10-20℃)逐步降至100℃以下，相應的極化電場從較弱(約30V/mm)逐步增加到較強(約300V/mm)，對制品進行極化的方法，又稱高溫極化法或熱極化法。
總的來說，這在普通人眼中確實是非常復雜的一個過程，但是在化學領域確更像是基本的常識，研究化學的朋友，可能就會非常明白其中的原理，而對于小白，你也不必太過于緊張或許焦慮，可以參照上面的文字說明，細細研究其中的科學道理，如果你有一定的化學基礎，相信會很快理解。當然，身邊要是有一個學理科出身的朋友，那么虛心向他學習，或許也是一種捷徑。
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