Пьезокерамика

Пьезокерамика — искусственный материал, обладающий пьезоэлектрическими и сегнетоэлектрическими свойствами, имеющий поликристаллическую структуру.

Пьезокерамика не принадлежит к классическим видам керамики, поскольку в ее состав не входит глинистое вещество. Пьезокерамические материалы синтезируются из окислов металлов. Однако применение характерного для керамической технологии приема — обжига при высокой температуре — оправдывает отнесение пьезокерамических материалов к семейству керамики. Пьезо (от греческого «пиезо» — давить) указывает на то, что этому виду керамики присуще особое свойство — пьезоэлектрический эффект.

Размеры кристаллитов обычно от 2 до 100 мкм. Каждый кристаллит представляет собой сегнетоэлектрический кристалл.
В исходном состоянии поляризация пьезокерамических (ПК) элементов равна нулю, поскольку каждый кристаллит разбит на домены и имеет случайное направление кристаллографической оси. При приложении внешнего электрического поля превышающего определённую величину, называемую коэрцитивным полем, направления поляризации кристаллитов выстраиваются в направлении максимально близком к направлению поляризующего поля. Поляризованная пьезокерамика обладает ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами.

Величина пьезомодуля d33 достигает нескольких сотен пКл/Н. Также для ПК характеризуется высокими значениями относительной диэлектрической проницаемости.

ПК обладают всеми свойствами, присущими кристаллическим сегнетоэлектрикам.
Впервые ПК материал был синтезирован в 1944 г. советским ученым Б. М. Вулом, обнаружившим сегнетоэлектрические свойства титаната бария ВаТiO₃. Практически одновременно эти свойства титаната бария были обнаружены американскими и японскими исследователями.

Большинство составов ПК основано на химических соединениях с кристаллической структурой типа перовскита с формулой АВО₃ (напр., ВаТiO₃, РbТiO₃, LiNbO₃) и различных твёрдых растворов на их основе (напр., системы ВаТiO3 — СаТiO3; ВаТiO3 — СаТiO3 — СоСO3; NaNbO3 — KNbO3). Особенно широко используются в качестве пьезоэлектриков составы системы цирконата-титаната свинца (ЦТС или PZT) PbTiO₃ — PbZrO₃.1

В России разработаны и производятся следующие марки пьезокерамик: ЦТС-19, ЦТС-36 (ПКР-1), ЦТС-21, ПКР-61.

Литература

• Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
• Глозман И. А., Пьезокерамика, 2 изд., М., 1972;
• Яффе Б., Кук У., Яффе Г., Пьезоэлектрическая керамика, пер. с англ., М., 1974;
• Окадзаки К., Технология керамических диэлектриков, пер. с япон., М., 1976.
• Gene H. Haertling, "Ferroelectric Ceramics: History and Technology", J. Am. Ceram. Soc., 82 [4] 797-818 (1999)

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 25 июня 2011.