顺电相
铁电相
4. 铋层状结构
Bi4Ti3O12
（1） 钛酸钡压电陶瓷 钛酸钡（BaTiO3）是由碳酸钡（BaCO3）和二氧
化钛（TiO2）按1：1分子比例在高温下合成的压电陶瓷 。
它具有很高的介电常数和较大的压电系数（约为石 英晶体的50倍）。不足之处是居里温度低（120℃）， 温（度2）稳定锆性钛和酸机铅械系强压度电不陶如瓷石（英PZ晶T）体。
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铁路钢轨探头
铁路钢轨对接焊 缝探测用探头
缺陷 焊缝
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铁路钢轨探伤 用滑板式探头
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管道环焊缝 超声波检测装置
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管道环焊缝超声 波检测装置原理
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超声探伤仪
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构件的超声探伤
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构件的超声探伤
另外，PbTiO3陶瓷的介电系数小，热释电系 数大，接近于60μC/cm2·K，居里点高，抗辐射性 能好，还是一种相当理想的热释电探测器材料。
2. PbNb2O6 钨青铜结构 Tc高（570℃） 压电系数的各向异性大，d33/d31≈10 机械品质因素特别低（Q≈11）
主要用于超声缺陷检测、人体超身诊断及水听器等
4、压电半导体材料 如ZnO、CdS 、ZnO 、CdTe，这种力敏器件具有灵振荡器的压电材料，可测取力和温度等参数。
BaTiO3和PbTiO3压电陶瓷比较
BaTiO3陶瓷 工作温区窄（Tc=120℃
） 易极化 热稳定性差 ε=1900 Kp =0.354 d33=191(10-12库/牛) g33=11.4(10-3伏·米/牛) 工艺性好
压电材料的应用
5.2 压电陶瓷材料
压电陶瓷的晶体结构： 1. 钙钛矿结构 2. 钨青铜型结构 3. 铌酸锂型结构 4. 铋层状结构
5.2 压电陶瓷材料
1. 钙钛矿结构
ABO3： A：＋1,＋2,＋3
Na＋，K＋，Ba2+，La3+ B：＋5,＋4,＋3
Nb5+,Ti4+，Fe3+
2. 钨青铜型结构
测材料表面的缺
陷，又可检测内
部几米深的缺陷， 这是x光探伤所达
不到的深度。
裂纹
A型超声探伤 反射波形
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A型超声波探伤
工件 缺陷 起始波 缺陷反射波 底波
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钢轨探伤车
滑板式探头
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高速钢轨探伤车
铁路钢轨探测用的滚轴式探 头（也称做轮式探头）
超声设备
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超声波加工装置及原理录象
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录象 单相驱动超声旋转马达
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超声波探伤
超声波探伤
是目前应用十分
广泛的无损探伤
手段。它既可检
PbTiO3陶瓷 工作温区宽（Tc=490℃
） 难极化 热稳定性好 ε=190 Kp =0.095 d33=56(10-12库/牛) g33=33(10-3伏·米/牛) 工艺性差（粉化，PbO易
比较可知，BaTiO3压电性好，工艺性好，但 致命弱点是工作温区窄（0~120℃），且在工作 温区内各压电性能随温度变化很大。因此相比之 下，PbTiO3的工作温度区宽，性能更稳定。
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构件的超声探伤
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现代其他应用
• 地质探测仪里有压电陶瓷元件，用它可以判 断地层的地质状况，查明地下矿藏；
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EPSON微压电打印技术喷墨示意
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微压电打印技术 墨滴 特点：圆、小、同样 尺寸、排列整齐、没 有卫星墨滴、打印头 寿命长、喷射频率快
锆钛酸铅是由PbTiO3和PbZrO3组成的固溶体Pb（ Zr、Ti）O3。它与钛酸钡相比，压电系数更大，居里温 度在300℃以上，各项机电参数受温度影响小，时间稳 定性好。此外，在锆钛酸中添加一种或两种其它微量元 素（如铌、锑、锡、锰、钨等）还可以获得不同性能的 PZT材料。因此锆钛酸铅系压电陶瓷是目前压电式传感 器中应用最广泛的压电材料。
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美国麻省理工学院建筑和规划系的学生 Thaddeus Jusczyk（中）和James Graham （右）正在尝试利用人们走动时地板的滑动来 产生电。
• [BO6]氧八面体以顶角相连构成
骨架。 • B离子为Nb、Ta、W等。 • [BO6]骨架间存在三种空隙：A1 （较大）、A2（最大）、C（最 小） • 氧八面体中心因所处位置的对称 性不同可能为B1和B2 • 填满型与非填满型。
钨青铜结构在（001)面上的投影
3. 铌酸锂型结构
• 氧八面体以共面形式重叠 • Li位于氧八面体的公共面 • Nb位于氧八面体中心 • 极化时，Li,Nb偏离中心位置，沿 c轴出现电偶极矩
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传统加热式打印技术喷墨示意
传统打印技术 墨滴特点：不圆、大、有大有小、排列不 整齐、有卫星墨滴、打印头寿命短、喷射频率慢
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衣服都能发电! 新奇科技让我无所不能...
密歇根理工大学机械工程师Jonathan Granstrom和Joel Feenstra、亚利桑那州立 大学的Henry Sodano和NanoSonic公司的Kevin Farinholt在最近一期的《巧妙材 料和结构》杂志上发表了文章，介绍了他们在能量获得方面的最新创新成果—— 一款利用压电材料制成的通过背带产生能量，为便携式的电子设备充电的背包。
（3）压电聚合物
聚二氟乙烯（PVF2）是目前发现的压电效应较强 的聚合物薄膜，这种合成高分子薄膜就其对称性来看， 不存在压电效应，但是它们具有“平面锯齿”结构，存 在抵消不了的偶极子。经延展和拉伸后可以使分子链轴 成规则排列，并在与分子轴垂直方向上产生自发极化偶 极子。当在膜厚方向加直流高压电场极化后，就可以成 为具有压电性能的高分子薄膜。这种薄膜有可挠性，并 容易制成大面积压电元件。这种元件耐冲击、不易破碎 、稳定性好、频带宽。为提高其压电性能还可以掺入压 电陶瓷粉末，制成混合复合材料(PVF2—PZT)。