
1880年居里兄弟发现,在石英晶体的特定方向上施加压力或拉力会使石英晶体表面出现电荷,并且电荷的密度与施加外力的大小成比例,这就是压电体的正压电效应,从此便开始了压电学的历史。随后,1881年居里兄弟又通过实验验证了逆压电效应,并且获得了石英晶体的正逆压电系数。1894年沃伊特指出,介质具有压电性的条件是其结构不具有对称中心回。而在 32类点群中只有 20类点群不具有对称中心,属于这 20类点群的电介质才可能是压电体。
石英是压电晶体的代表,利用石英的压电效应可以制成振荡器和滤波器等频控元件。在第一次世界大战中,居里的继承人朗之万为了探测德国的潜水艇,用石英制成了水下超声探测器,从而揭开了压电应用史的光辉篇章。
除了石英晶体外,罗息尔盐、BaTiO 陶瓷也付诸应用。1947年美国的罗伯特在 BaTiO。陶瓷上加高压进行极化处理,获得了压电陶瓷的压电性。随后,美国和日本都积极开展应用 BaTiO 压电陶瓷制作超声换能器、音频换能器、压力传感器等计测器件以及滤波器和谐振器等压电器件的研究,这种广泛的应用研究进行到上世纪50年代中期。
1955年美国的 B.贾菲等人发现了比BaTiO3的压电性优越的锆钛酸铅,即PZT压电陶瓷,大大加快了应用压电陶瓷的速度,使压电的应用出现了一个崭新的局面。BaTiO 时代难以实用化的一些应用,特别是压电陶瓷滤波器和谐振器以及机械滤波器等,随着 PZT压电陶瓷的出现而迅速地实用化了。应用压电材料的 sAw滤波器、延迟线和振荡器等 SAW器件,上世纪 70年代末期也已实用化。上世纪 70年代初引起人们注意的有机聚合物压电材料(PVDF),现在也已基本成熟,并已达到了生产规模。如今,随着环保的需要,为了造福子孙,实现可持续发展,无铅压电材料也正在研究中。
1 压电陶瓷
如前所述,BaTiO 是最早发现的压电陶瓷 ,早在1949年日本就研究利用它的压电性设计鱼群探测器,其最大的缺点是谐频温度特f生差。但是用 Ph和 Ca等元素部分地取代 BaTiO,中的 Ba,可以改进 BaTiO,陶瓷的温度特性,故在广泛使用 PZT压电陶瓷的今天,仍有部分压电换能器采用改性的BaTiO。压电陶瓷。