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壓電陶瓷的發(fā)展及其應(yīng)用
壓電陶瓷是指把氧化物混合(氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等)高溫?zé)Y(jié)、固相反應(yīng)后而成的多晶體,并通過直流高壓極化處理使其具有壓電效應(yīng)的鐵電陶瓷的統(tǒng)稱,是一種能將機械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。

壓電陶瓷的發(fā)展及其應(yīng)用

壓電陶瓷工作原理 圖源自網(wǎng)絡(luò)
一、壓電陶瓷發(fā)展歷史
其實壓電陶瓷在生活中并不陌生,打火機就應(yīng)用了壓電陶瓷。
壓電陶瓷的發(fā)展及其應(yīng)用

打火機結(jié)構(gòu) 圖源自網(wǎng)絡(luò)

壓電陶瓷從經(jīng)歷了1880年,法國科學(xué)家居里兄弟首先發(fā)現(xiàn)電氣石的壓電效應(yīng)開始,到石英、BaTiO3、再到BaTiO3壓電性更優(yōu)越的PZT壓電陶瓷,一次次的材料突破,促使壓電器件的應(yīng)用研究又大大地向前推進了一大步。BaTiO3時代難于實用化的一些用途,特別是壓電陶瓷濾波器和諧振器,隨著PZT的問世,而迅速地實用化,應(yīng)用聲表面波(SAW)的濾波器、延遲線和振蕩器等SAW器件,在七十年代后期也取得了實用化。
二、壓電陶瓷應(yīng)用
自1942年第一個陶瓷型壓電材料鈦酸鋇誕生以來,作為壓電陶瓷的應(yīng)用產(chǎn)品,已遍及人們生活的各個方面。壓電材料作為機電耦合的紐帶,其應(yīng)用大致可分為兩大方面:以壓電諧振器為代表的壓電陶瓷頻率控制器件方面的應(yīng)用和作為機械能與電能相互轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)靜態(tài)的應(yīng)用。

壓電陶瓷的發(fā)展及其應(yīng)用

圖 壓電陶瓷元件,來源:本多電子
1、壓電振子與壓電陶瓷頻率控制器件
頻率控制器件具有成本低、體積小、不吸潮、壽命長,頻率穩(wěn)定性好,等效品質(zhì)因數(shù)比LC濾波器高,適用的頻率范圍寬,精度高,特別是用在多路通訊、調(diào)幅接收以及各種無線電通訊和測量儀器中能提高抗干擾能力。
2、壓電變壓器
依據(jù)壓電陶瓷變壓器的工作模式可分為如下幾類:Rosen型壓電陶瓷變壓器、厚度振動模式壓電陶瓷變壓器、徑向振動模式壓電陶瓷變壓器等。
目前壓電陶瓷變壓器主要用作AC-DC、DC-DC等功率器件及高壓發(fā)生器件上,如液晶顯示器中的冷陰極管、霓虹燈管、激光管和小型X光管、高壓靜電噴涂、高壓靜電植絨和雷達顯示管的驅(qū)動等。
3、壓電換能器
壓電換能器是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)實現(xiàn)電能和聲能的相互轉(zhuǎn)化。壓電換能器在工業(yè)中還被廣泛用作水中導(dǎo)航、海洋探測、精密測量、超聲清洗、固體探傷以及醫(yī)學(xué)成像、超聲診斷、超聲疾病治療等方面。當(dāng)今壓電超聲換能器的另一個應(yīng)用的領(lǐng)域是遙測和遙控系統(tǒng),其具體應(yīng)用實例主要有:壓電陶瓷蜂鳴器、壓電點火器、超聲顯微鏡等。
4、壓電超聲馬達
壓電超聲馬達是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲振動,將材料的微變形通過共振放大,靠振動部分和移動部分之間的摩擦力來驅(qū)動,無需通常的電磁線圈的新型微電機。廣泛應(yīng)用于精密儀器、航天航空、自動控制、辦公自動化、微型機械系統(tǒng)、微裝配、精密定位等領(lǐng)域。目前,日本在該領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位,已將壓電超聲馬達普遍用于照相機、攝像機的自動調(diào)焦,并形成規(guī)模系列產(chǎn)品。
三、性能與環(huán)保兼顧是發(fā)展大趨勢
當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用的各種含鉛壓電陶瓷材料中,氧化鉛的含量約占材料總質(zhì)量的60%以上,這些材料在元件制造、加工、儲運、使用及其廢棄物處理過程中,對人體和環(huán)境造成的危害較大。目前,世界各國正在大力研制開發(fā)無鉛壓電陶瓷,以保護環(huán)境和追求健康。
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壓電陶瓷的發(fā)展及其應(yīng)用

推薦活動:【邀請函】第二屆陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)論壇(11月22日·石家莊)

第二屆陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)論壇
The 2nd Ceramic Packages Industry Forum

2024年11月22日

河北·石家莊
河北翠屏山迎賓館
HeBei Cuipingshan Guesthouse

地址:石家莊市鹿泉區(qū)迎賓館街8號

一、會議議題

序號

暫定議題

演講嘉賓

1

高可靠封裝的機遇與挑戰(zhàn)

睿芯峰 副總經(jīng)理 陳陶

2

厚薄膜混合型HTCC工藝技術(shù)的開發(fā)

六方鈺成 董事長 劉志輝

3

陶瓷封裝技術(shù)在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的應(yīng)用

北京大學(xué)東莞研究院 鄭小平 研究員/項目總監(jiān)

4

傳感器技術(shù)的發(fā)展及陶瓷封裝的應(yīng)用趨勢

鄭州中科集成電路與系統(tǒng)應(yīng)用研究院 先進封測中心主管 周繼瑞

5

封裝用封接玻璃粉的開發(fā)

天力創(chuàng) 項目經(jīng)理 于洪林

6

功率模塊封裝用高強度高熱導(dǎo)率Si3N4陶瓷的研究進展

中材高新氮化物陶瓷 高級專家 張偉儒

7

高品質(zhì)氮化硅粉體燃燒合成技術(shù)新進展

中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所/中科新瓷 高級工程師/總經(jīng)理 楊增朝

8

鈣鈦礦型鐵電介質(zhì)陶瓷開發(fā)及應(yīng)用

電子科技大學(xué) 唐斌 教授

9

電子封裝陶瓷基板關(guān)鍵的制備技術(shù)

河北東方泰陽

10

低溫共燒陶瓷基板及其封裝應(yīng)用

中電科43所 董兆文 研究員

11

系統(tǒng)級封裝(SiP)用陶瓷基板技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化

華中科技大學(xué)/武漢利之達科技 教授/創(chuàng)始人 陳明祥

12

薄膜技術(shù)在電子封裝中的應(yīng)用

七星華創(chuàng)微電子 工程師 任凱

13

超快激光AOD技術(shù)顛覆HTCC/LTCC精密鉆孔

德中(天津)技術(shù) 戰(zhàn)略發(fā)展與市場總監(jiān) 張卓

14

集成電路陶瓷封裝外殼仿真設(shè)計

擬邀請?zhí)沾煞庋b廠商/高校研究所

15

陶瓷封裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化及可靠性分析

擬邀請?zhí)沾煞庋b廠商/高校研究所

16

陶瓷封裝平行縫焊工藝與技術(shù)

擬邀請?zhí)沾煞庋b/設(shè)備廠商/高校研究所

17

高密度陶瓷封裝外殼散熱問題探討

擬邀請?zhí)沾煞庋b/材料廠商/高校研究所

18

光通信技術(shù)的發(fā)展及陶瓷封裝外殼的應(yīng)用趨勢

擬邀請光通信企業(yè)/封裝廠商/高校研究所

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作者 gan, lanjie

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