压电陶瓷是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电效应是指某些介质在受到机械压力时,哪怕这种压力微小得像声波振动那样小,都会产生压缩或伸长等形状变化,引起介质表面带电,这是正压电效应。反之,施加激励电场,介质将产生机械变形,称逆压电效应。
利用压电陶瓷将外力转换成电能的特性,可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。用两个直径3毫米、高5毫米的压电陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一种可连续打火几万次的气体电子打火机。用压电陶瓷把电能转换成超声振动,可以用来探寻水下鱼群的位置和形状,对金属进行无损探伤,以及超声清洗、超声医疗,还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工。
随着钢铁、化工、能源、航空航天的发展,需要高精度驱动器、探测换能器和传感器等压电器件在高温恶劣环境中工作。航空器引擎的振动控制、载液态金属管道的无损探伤、钢铁和化工工业、热网、电网以及核电工业的高温流量探测和控制、焊接管道的无损探伤、高精度传感驱动器件等领域,对压电材料的高温应用都提出了迫切要求。
在无铅压电陶瓷材料方面,以机电能量转换为其特征的压电陶瓷材料目前大规模使用的是铅基压电陶瓷,其中PbO约占原料的60%~70%左右。这些含铅压电陶瓷材料在生产、使用及废弃后处理过程中都会给人类和生态环境带来严重危害。为了保护地球和人类的生存空间,防止环境污染,研究和开发实用化的无铅压电陶瓷材料是一项具有重大社会和经济意义的课题。
具有更薄更小尺寸的片式压电陶瓷频率元器件;频率更高的压电陶瓷谐振器;具有更高频率精度,更优异频率稳定性,可靠性更高的压电陶瓷频率元器件;具有优异的耐热性,能适用无铅回流焊需要的片式陶瓷频率元器件;不含或少含有毒、有害元素的片式压电陶瓷频率元器件的应用会受到关注。
压电陶瓷换能器产生的超声波处理废水及有毒水。具有径向尺寸小、输出力矩大、可控性强等特点的超声电机;防盗、测高、汽车防撞、遥控开关和机器人测距离等超声传感器;伺服位移制动器、光学应变镜、应变光栅、超精密导向机构、切磨误差补偿制动器、油压伺服阀等应特别关注。