在讲压电陶瓷的极化之前,需要科普一下什么是压电陶瓷。压电陶瓷听起来很高端,说白了就是一种电子陶瓷材料,具有压电特性。那么压电陶瓷的压电特性是怎么来的?这是压电陶瓷经过了极化,所具有的特性。而极化又是化学当中重要的基本知识点,下面主要针对极化作相关介绍,希望这篇精心整理的文章能够给有需要的朋友一些最基本的帮助。
所谓极化,就是在压电陶瓷上加一强直流电场,使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列,又称人工极化处理,或单畴化处理。
一、极化原理
压电陶瓷的极化机理取决于其内部结构。压电陶瓷是由一颗颗小晶粒无规则地“镶嵌”而成,每个小晶粒可看为一个小单晶,其中原子(离子)都是有规则(周期性)的排列,形成晶格,晶格又由一个个重复单元—晶胞组成。 晶粒与晶粒的晶格方向不一定相同,从整体看,仍是混乱、无规则的。 为了使压电陶瓷处于能量(静电能与弹性能)最低状态,晶粒中就会出现若干小区域,每个小区域内晶胞自发极化有相同的方向,但邻近区域之间的自发极化方向则不同。自发极化方向一致的区域称为电畴,整块陶瓷包括许多电畴。
二、人工极化
在压电陶瓷上加一足够高的直流电场,并保持一定的温度和时间,迫使其电畴转向,或者说迫使其自发极化作定向排列。极化前,各晶粒内存在许多自发极化方向不同的电畴,陶瓷内的极化强度为零,极化处理时,晶粒可以形成单畴,自发极化尽量沿外场
方向排列。极化处理后,外电场为零,由于内部回复力(如极化产生的内应力的释放等)作用,各晶粒自发极化只能在一定程度上按原外电场方向取向,陶瓷内的极化强度不再为零,这种极化强度,称为剩余极化强度。
三、极化的三要素
极化电场、极化温度和极化时间,简称极化三要素。
四、极化方法
1)油浴极化法:油浴极化法是以甲基硅油等为绝缘媒质,在一定极化电场、温度和时间条件
下对制品进行极化的方法
2)空气极化法:空气极化法是以空气为绝缘媒质,以一定的极化条件对制品进行极化的方法。
3)空气高温极化方法:空气高温极化方法是以空气为绝缘媒质,极化温度从居里温度以上(高于TC10-20℃)逐步降至100℃以下,相应的极化电场从较弱(约30V/mm)逐步增加到较强(约300V/mm),对制品进行极化的方法,又称高温极化法或热极化法。
总的来说,这在普通人眼中确实是非常复杂的一个过程,但是在化学领域确更像是基本的常识,研究化学的朋友,可能就会非常明白其中的原理,而对于小白,你也不必太过于紧张或许焦虑,可以参照上面的文字说明,细细研究其中的科学道理,如果你有一定的化学基础,相信会很快理解。当然,身边要是有一个学理科出身的朋友,那么虚心向他学习,或许也是一种捷径。