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時(shí)間 : 2025-02-05
??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(tīng)起來(lái)很高端,說(shuō)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(lái)的?這是壓電陶瓷經(jīng)過(guò)了極化,所具有的特性。而極化又是化學(xué)當(dāng)中重要的基本知識(shí)點(diǎn),下面主要針對(duì)極化作相關(guān)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(qiáng)直流電場(chǎng),使陶瓷中的電疇沿電場(chǎng)方向取向排列,又稱(chēng)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(jī)理取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。壓電陶瓷是由一顆顆小晶粒無(wú)規(guī)則地“鑲嵌”而成,每個(gè)小晶??煽礊橐粋€(gè)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(gè)個(gè)重復(fù)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(wú)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(huì)出現(xiàn)若干小區(qū)域,每個(gè)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(chēng)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(chǎng),并保持一定的溫度和時(shí)間,迫使其電疇轉(zhuǎn)向,或者說(shuō)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(qiáng)度為零,極化處理時(shí),晶??梢孕纬蓡萎?,自發(fā)極化盡量沿外場(chǎng)
方向排列。極化處理后,外電場(chǎng)為零,由于內(nèi)部回復(fù)力(如極化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)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(chǎng)方向取向,陶瓷內(nèi)的極化強(qiáng)度不再為零,這種極化強(qiáng)度,稱(chēng)為剩余極化強(qiáng)度。
三、極化的三要素
極化電場(chǎng)、極化溫度和極化時(shí)間,簡(jiǎn)稱(chēng)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(chǎng)、溫度和時(shí)間條件
下對(duì)制品進(jìn)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(duì)制品進(jìn)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(yīng)的極化電場(chǎng)從較弱(約30V/mm)逐步增加到較強(qiáng)(約300V/mm),對(duì)制品進(jìn)行極化的方法,又稱(chēng)高溫極化法或熱極化法。
總的來(lái)說(shuō),這在普通人眼中確實(shí)是非常復(fù)雜的一個(gè)過(guò)程,但是在化學(xué)領(lǐng)域確更像是基本的常識(shí),研究化學(xué)的朋友,可能就會(huì)非常明白其中的原理,而對(duì)于小白,你也不必太過(guò)于緊張或許焦慮,可以參照上面的文字說(shuō)明,細(xì)細(xì)研究其中的科學(xué)道理,如果你有一定的化學(xué)基礎(chǔ),相信會(huì)很快理解。當(dāng)然,身邊要是有一個(gè)學(xué)理科出身的朋友,那么虛心向他學(xué)習(xí),或許也是一種捷徑。
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