時間 : 2024-11-19
??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(jīng)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(nèi)部結構。壓電陶瓷是由一顆顆小晶粒無規(guī)則地“鑲嵌”而成,每個小晶??煽礊橐粋€小單晶,其中原子(離子)都是有規(guī)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(guī)則的。 為了使壓電陶瓷處于能量(靜電能與彈性能)最低狀態(tài),晶粒中就會出現(xiàn)若干小區(qū)域,每個小區(qū)域內(nèi)晶胞自發(fā)極化有相同的方向,但鄰近區(qū)域之間的自發(fā)極化方向則不同。自發(fā)極化方向一致的區(qū)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(fā)極化作定向排列。極化前,各晶粒內(nèi)存在許多自發(fā)極化方向不同的電疇,陶瓷內(nèi)的極化強度為零,極化處理時,晶粒可以形成單疇,自發(fā)極化盡量沿外場
方向排列。極化處理后,外電場為零,由于內(nèi)部回復力(如極化產(chǎn)生的內(nèi)應力的釋放等)作用,各晶粒自發(fā)極化只能在一定程度上按原外電場方向取向,陶瓷內(nèi)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(zhì),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(zhì),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(zhì),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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