壓電材料的原理

壓電現象是100多年前居里兄弟研究石英時(shí)發(fā)現的。那么，什么是壓電效應呢？ 當你在點(diǎn)燃煤氣灶或熱水器時(shí),就有一種壓電陶瓷已悄悄地為你服務(wù)了一次。生產(chǎn)廠(chǎng)家在這類(lèi)壓電點(diǎn)火裝置內，藏著(zhù)一塊壓電陶瓷，當用戶(hù)按下點(diǎn)火裝置的彈簧時(shí)，傳動(dòng)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(jìn)而將電能引向燃氣的出口放電。于是，燃氣就被電火花點(diǎn)燃了。壓電陶瓷的這種功能就叫做壓電效應。

壓電效應的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會(huì )產(chǎn)生電位差（稱(chēng)之為正壓電效應），反之施加電壓,則產(chǎn)生機械應力（稱(chēng)為逆壓電效應）。如果壓力是一種高頻震動(dòng)，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(shí)，則產(chǎn)生高頻聲信號（機械震動(dòng)），這就是我們平常所說(shuō)的超聲波信號。也就是說(shuō)，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能，壓電材料可以因機械變形產(chǎn)生電場(chǎng)，也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機械變形，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如，壓電材料已被用來(lái)制作智能結構，此類(lèi)結構除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能，在未來(lái)的飛行器設計中占有重要的地位。