壓電鐵電材料在信息的檢測、轉(zhuǎn)換、處理、顯示和存儲等方面具有廣泛的應(yīng)用,是一類重要的高技術(shù)功能材料.目前所使用的壓電鐵電陶瓷材料體系,絕大多數(shù)是鉛基壓電陶瓷體系,如PbTiO3、

Pb(T,iZr)O3(PZT)壓電陶瓷體系,或以PZT為基加入ABO3復(fù)合鈣鈦礦鐵電體作為第三組元構(gòu)成的多元系壓電陶瓷體系.在這些陶瓷材料中,氧化鉛約占原料總質(zhì)量的70%.氧化鉛的強(qiáng)毒性以及在燒結(jié)過程中的高揮發(fā)性,使鉛基陶瓷在制備、使用及廢棄后處理過程中對生態(tài)環(huán)境及人類造成嚴(yán)重危害.顯然,鉛基壓電陶瓷的使用是與人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而弛的,鉛污染已經(jīng)成為人類/公害0之一.為了保持人類社會和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,歐盟、日本等國家和地區(qū)已經(jīng)立法禁止使用含鉛的電子材料.盡管基于無鉛壓電陶瓷性能還無法取代鉛基陶瓷的現(xiàn)狀,而暫時將鉛基壓電陶瓷豁免于相關(guān)的法令法規(guī)之外,但相關(guān)國家和地區(qū)已經(jīng)未雨綢繆,投入大量的人力和財力研究開發(fā)無鉛壓電陶瓷.我國是壓電材料元器件的生產(chǎn)和出口大國,因此研究和開發(fā)無鉛壓電陶瓷是一項具有重大社會和經(jīng)濟(jì)意義的課題.

壓電陶瓷與打火機(jī)點火原理

較好的打火機(jī)內(nèi)部沒裝火石，

它們的點火裝置大同小異，

大多數(shù)是靠壓電陶

瓷通過放電點火的。

有些固體電介質(zhì)由于晶格點陣的特殊結(jié)構(gòu)，

會產(chǎn)生一種

特殊現(xiàn)象。即當(dāng)晶體發(fā)生機(jī)械形變（如壓縮、伸長）時會產(chǎn)生極化，而在相對的

兩面上產(chǎn)生異號束縛電荷。

這種現(xiàn)象叫壓電現(xiàn)象。

除一些壓電晶體外，

有一種陶

瓷經(jīng)外加電場作用一定時間后，

其內(nèi)部的小晶粒電矩會轉(zhuǎn)到電場方向上，

把電場

去掉后，

電矩仍基本保持沿電場方向排列，

因此使陶瓷表面出現(xiàn)極化電荷，

從而

具有壓電效應(yīng)，這種陶瓷叫壓電陶瓷

利用常規(guī)雙壓電晶片元件振動器的彎曲振動，在頻率高于75kHz的情況下，是不可能達(dá)到此目的的。所以，在高頻率探測中，必須使用垂直厚度振動模式的壓電陶瓷。為了保持人類社會和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,歐盟、日本等國家和地區(qū)已經(jīng)立法禁止使用含鉛的電子材料。在這種情況下，壓電陶瓷的聲阻抗與空氣的匹配就變得十分重要。壓電陶瓷的聲阻抗為2.6×107kg/m2s，而空氣的聲阻抗為4.3×102kg/m2s。5個冪的差異會導(dǎo)致在壓電陶瓷振動輻射表面上的大量損失。一種特殊材料粘附在壓電陶瓷上，作為聲匹配層，可實現(xiàn)與空氣的聲阻抗相匹配。這種結(jié)構(gòu)可以使超聲波傳感器在高達(dá)數(shù)百kHz頻率的情況下，仍然能夠正常工作。