1 疊堆型壓電陶瓷

疊堆型壓電陶瓷又被稱(chēng)為壓電致動(dòng)器、壓電執行器、壓電促動(dòng)器等。疊堆型壓電陶瓷是將壓電陶瓷基片，通過(guò)疊層粘結共燒工藝形成的（單層壓電陶瓷基片的厚度為100μm左右），這種工藝制備的壓電陶瓷可以承受很大的壓力，剛度大，但所承受的拉力有限。

疊堆型壓電陶瓷包括大量的陶瓷薄片。其結構特點(diǎn)是供電電極被設計在陶瓷薄片的兩側，陶瓷整個(gè)截面積均可參加致動(dòng)，出力很大，性能可以完好展現，而且不存在局部電場(chǎng)變形，不易出現點(diǎn)應力。圖2.1展示了一個(gè)由PZT（鋯鈦酸鉛）陶瓷層疊堆形成的壓電陶瓷，多層陶瓷薄片連接形成了多層電容器結構。對陶瓷施加電壓后，壓電陶瓷在Z軸方向會(huì )做伸長(cháng)運動(dòng)（伸長(cháng)量的大典型值是陶瓷長(cháng)度的0.1%-0.2%）。出力是通過(guò)上下端面輸出給外部機械結構的。

圖2.1

壓電陶瓷逆壓電效應的大位移，取決于所加電場(chǎng)強度和陶瓷材料的磁化飽和度。陶瓷的擊穿電壓限制了大電場(chǎng)強度。對應使用不同厚度的單層陶瓷基片，場(chǎng)強值可對應不同的電壓值。而對于更小厚度的薄片，大電壓會(huì )有所降低?，F在疊堆型壓電陶瓷組成陶瓷薄片的厚度一般為100μm，典型的使用電壓為150V。

2疊堆型壓電陶瓷的分類(lèi)

疊堆型壓電陶瓷分為低壓和高壓兩種類(lèi)型，這兩種類(lèi)型陶瓷的生產(chǎn)工藝是*不同的：

●低電壓壓電陶瓷的電壓使用范圍為0-150V，陶瓷層及內部的金屬電極層在高溫燒結之前被層疊在一起，然后進(jìn)行高溫燒結。內部電極是非常薄的金屬膜（厚度約1μm）。這種制作陶瓷的工藝通常被稱(chēng)為“單片共燒工藝”。

●高電壓壓電陶瓷的電壓使用范圍為0~500V或1000 V，在疊堆前就已經(jīng)*燒結并制成PZT板/片。插入電極是由單獨的薄金屬箔制成。整個(gè)結構用一種特殊的高品質(zhì)膠粘劑來(lái)固定在一起。因此，高壓疊堆陶瓷不是一個(gè)整塊陶瓷，而是一種復合材料。

 3疊堆型壓電陶瓷使用的注意事項

由于疊堆型壓電陶瓷是將壓電陶瓷薄片，通過(guò)疊層粘結共燒工藝形成的，這種工藝特點(diǎn)使得其抗壓強度遠遠大于其拉伸強度。

當陶瓷動(dòng)態(tài)應用時(shí)，由于陶瓷材料本身的加速度，壓縮力和拉伸力同時(shí)產(chǎn)生。 為了避免損壞壓電陶瓷，可以采用給陶瓷加預載力的方式來(lái)保護陶瓷，一般情況下，預載力的大小為大負載的十分之一。

以下情況下，建議使用有預載力的致動(dòng)器：

• 拉力會(huì )作用于致動(dòng)器
• 動(dòng)態(tài)應用
• 剪切力（垂直于運動(dòng)方向以外的力）作用于致動(dòng)器

壓電陶瓷不能承受剪切力、側向力以及扭轉力。加載于陶瓷移動(dòng)端的力應盡量作用于陶瓷運動(dòng)方向的中心。陶瓷的四周應盡量保持不受夾持。