燒結(jié)后的壓電陶瓷通常具備壓電性,但需滿足以下關(guān)鍵條件:
1. 極化處理是必要前提
燒結(jié)僅是陶瓷成型工藝的一環(huán),此時(shí)材料內(nèi)部電疇(微小電場(chǎng)區(qū)域)處于隨機(jī)排列狀態(tài),無法直接展現(xiàn)壓電性。需通過極化處理(施加高壓電場(chǎng))使電疇定向排列,才能激活壓電效應(yīng)。例如,鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷需在20-30kV/cm的電場(chǎng)中極化10-30分鐘。
2. 燒結(jié)質(zhì)量影響性能
燒結(jié)溫度、時(shí)間需精確控制:
溫度不足:陶瓷密度低、孔隙率高,導(dǎo)致電場(chǎng)穿透性差,壓電性弱;
溫度過高:可能引發(fā)晶粒異常長(zhǎng)大或成分揮發(fā),破壞晶體結(jié)構(gòu),降低壓電系數(shù)。
3. 材料配方與微觀結(jié)構(gòu)
配方中摻雜元素(如La3?替代Pb2?)可調(diào)控晶格畸變,優(yōu)化壓電性能。此外,晶粒尺寸均勻性、相組成(如鈣鈦礦相含量)均直接影響壓電性。
4. 實(shí)際應(yīng)用需注意
極化后需冷卻至室溫再撤去電場(chǎng),避免電疇反向排列;
環(huán)境因素(如濕度、溫度)可能導(dǎo)致退極化,需封裝保護(hù)。
結(jié)論:燒結(jié)本身不賦予壓電性,但為極化處理提供了基礎(chǔ)。通過優(yōu)化燒結(jié)工藝與極化條件,可制備出高性能壓電陶瓷,廣泛應(yīng)用于傳感器、換能器等領(lǐng)域。
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