***次大战后不久,石英换能器便发展出两项重要的应用。首先,哈佛大学的皮尔士教授(G.W.Pierce)用石英晶体制作超声波干涉仪,由石英所发生的超声波和图中声波反射器所反射的回波混合,产生极大值,若微调反射板使前进或后退,则可获得另一极大值,由两极大值间的距离,亦即反射板在两相邻极大值间所移动的距离,可测出声波波长。因为已知频率,因此由频率与波长的乘积,可定出波在气体介质中的速度。同时,由几个极大值间的振幅降低率,可求出波在气体中的表减系数。当时用它来测量声波在二氧化碳中波速对频率的关系,而求出波速的色散关系。用这种方法,可研究气体在不同混合比与温度下声波的波速与衰减率。压电显微操作仪PMM 6可用于兔子卵母细胞和胚胎的ICSI等实验。上海透明带穿孔压电克隆
细晶粒压电陶瓷以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多畴晶粒组成的多晶材料,尺寸已不能满足需要了。减小粒径至亚微米级,可以改进材料的加工性,可将基片做地更薄,可提高阵列频率,降低换能器阵列的损耗,提高器件的机械强度,减小多层器件每层的厚度,从而降低驱动电压,这对提高叠层变压器、制动器都是有益的。减小粒径有上述如此多的好处,但同时也带来了降低压电效应的影响。为了克服这种影响,人们更改了传统的掺杂工艺,使细晶粒压电陶瓷压电效应增加到与粗晶粒压电陶瓷相当的水平。现在制作细晶粒材料的成本已可与普通陶瓷竞争了。近年来,人们用细晶粒压电陶瓷进行了切割研磨研究,并制作出了一些高频换能器、微制动器及薄型蜂鸣器(瓷片20-30um厚),证明了细晶粒压电陶瓷的优越性。随着纳米技术的发展,细晶粒压电陶瓷材料研究和应用开发仍是近期的热点。Piezo Micro Manipulator压电转基因PMM 压电显微操作仪提高ICSI成功率。
时值压电效应发现的一百周年,特参考马逊(W.P.Mason)之作撰写本文,简介压电性之历史及其应用。早期压电效应*止于学术上的趣味性研究,而如今则已成为非常有用的效应,用它制出各式各样的声电换能器,其操作频谱可由100Hz起涵盖至几个GHz,依频率的不同而有不同的用途。声纳、反潜、海底通讯、电话通讯等是低频(声频、AF波段)讯号**典型的应用。在几个MHz范围,其波长在毫米范围,适合用来作非破坏性的检验材料(nondestructivetesting,简称NDT)与医学诊断上,所谓超声波成像术、全像摄影术、计算机辅助声波断层摄影术等就是针对这些用途而研究的。频率在VHF、UHF波段则使用压电性所研制出来的表面声波电子组件。如延迟线、各式滤波器、回旋器(convolver)、相关器(correlator)等讯号处理组件,在通讯上与讯号处理上具有重要的应用。当频率高至低微波波段,其对应波长在微米范围,用来制作声学显微镜,其解像力可和传统的光学显微镜比美,而其机械波而非电磁波的独特性质,则可弥补光学显微镜在应用上的不足。
当您将按钮轻轻一揿,煤气灶迅即燃起蓝色火焰,您可曾意识到是什么带给您的这份便利呢?将一块看起来平淡无奇的陶瓷接上导线和电流表,用手在上面一摁,电流表的指针也跟着发生摆动——竟然产生了电流,岂非咄咄怪事?其实,这是压电陶瓷,一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷到底是一种什么样的材料呢?这是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下,产生形变,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。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域,以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害,而且震源始于地壳深处,以前很难预测,使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小,**多不超过本身尺寸的千万分之一,别小看这微小的变化,基于这个原理制做的精确控制机构--压电驱动器,对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。PMM利用压电单元的快速形变的惯性力来驱动显微注射针,可以平滑地穿透透明带和弹性细胞膜。
压电打火机的电压陶瓷元件产生的瞬间电压用什么仪器可以测量呢?起初,我们试图用普通指针式多用电表直流高压挡测量,发现每次按动点火元件的黑色塑料压杆时,由于两个电极接出的电压只能使指针略微抖动一下。分析原因是,因为电压脉冲持续时间甚短,指针惯性较大,指针无法同步体现电压的变化做大幅偏转。换用数字显示型多用电表,本以为其无指针惯性影响,应该能读出瞬间高电压来,谁知事与愿违,我们根本看不到预想的高电压读数,只能看到一些变换不定的低电压数据。分析起来,这是由于液晶显示响应速度较慢,点火电压脉冲持续时间甚短,来不及显示比较高瞬间电压,只能显示电压降落(较平缓阶段)过程中的某些随机电压读数。***,我们搬出实验室的“重磅武器”──示波器,再做一试。我们用的是实验室**普通的J2459型学生示波器,连接线为两条普通的带终鱼夹的导线。从理论上讲,示波器是利用电子束偏转后打在荧光屏上显示光点移动的,电子束惯性极小,应该能“跟踪”上点火高压脉冲的变化,实验结果不出所料。PMM PIEZO的使用不仅可以提高受孕成功率,还可以减少患者的心理压力和焦虑感,增强他们的信心。日本透明带打孔压电小鼠ICSI
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依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。这里再介绍一下电致伸缩效应。电致伸缩效应,即电介质在电场的作用下,由于感应极化作用而产生应变,应变大小与电场平方成正比,与电场方向无关。压电效应*存在于无对称中心的晶体中。而电致伸缩效应对所有的电介质均存在,不论是非晶体物质,还是晶体物质,不论是中心对称性的晶体,还是极性晶体。
压电效应的发现
1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。1881年,他们通过实验验证了逆压电效应,并得出了正逆压电常数。1984年,德国物理学家沃德马·沃伊特(德语:Woldemar Voigt),推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。 上海透明带穿孔压电克隆