Пьезоэлектрики искусственные керамические

Пьезоэлектрические преобразователи занимают центральное место в большинстве акустических методов. Пьезоэлектричество было открыто братьями Кюри в 1880 г. Это явление связано с генерацией электрических диполей в природных анизотропных кристаллах, подвергаемых механическому напряжению [26]. В таких материалах обнаруживается также обратный эффект, а именно изменение размеров под влиянием электрического поля. Некоторые пьезоэлектрики являются и пироэлектриками, поляризация в которых обуславливается поглощением тепла [12]. Все материалы, проявляющие способность к пьезоэлектричеству, анизотропны, т. е. их кристаллические структуры не имеют центров симметрии. Все такие кристаллы относятся к одной из 32 точечных групп симметрии (кристаллографических классов). Из этих 32 классов 20 проявляют пьезоэлектрические, в том числе десять - пироэлектрические свойства. Из распространенных в природе кристаллов лишь немногие (например, кварц, турмалин, гегнетова соль) являются пьезоэлектриками [12]. На практике чаще всего применяют искусственные керамические пьезоэлектрики [83]. Однако в последнее время все 5ольше используют полимерные пьезоэлектрики [52]. Поскольку полимеры обычно не удается получить в виде монокристаллов нужного размера, в таких материалах пьезоэлектрические эффекты наблюдаются в состоянии, когда все молекулы ориен-гированы вдоль одной оси. Различным состояниям ориентации соответствуют четыре гипа симметрии [34]. Некоторые анизотропные биологические структуры (например, ЦНК, белки) также можно рассматривать как пьезо- и пироэлектрики [33, 34], что может оказаться важным в исследованиях, связанных с молекулярными биосенсорами. [c.441]

Пьезоэлектрический излучатель (фиг. 36) состоит из пьезоэлемента 1, электродов 2 и держателей 3. Эти излучатели используют в диапазоне ультразвуковых частот от 100 кгц до 3—6 мгц. В промышленности используют естественные пьезоэлектрики — кварц и сегнетову соль (последнюю в основном в технике акустических измерений) и искусственные керамические пьезоэлектрики — ти-танаты бария, цирконаты-титанаты свинца и др. [c.50]

Кристаллы кварца (и некоторые другие) обладают пьезоэлектрическими свойствами, они образуют электрические заряды на своих поверхностях при механических деформациях. В последние годы было установлено, что пьезоэлектрическими свойствами обладают в заметной степени титанат бария, цирконат свинца, метаниобат свинца. Эти керамические материалы весьма перспективны, ибо из них можно изготовить трансдуцеры любой формы. После искусственной поляризации они служат генераторами ультразвука. Когда пластина пьезоэлектрика находится в переменном электрическом поле, она излучает механические колебания, амплитуда которых зависит как от приложенного напряжения, так и от свойств самой пластины. Если приложенная частота совпадает с частотой собственных колебаний пластины, то амплитуда колебаний будет резонансной, т. е. наибольшей. В этом случае в энергию звуковых волн переходит значительная часть электрической энергии. Резонансная частота пластины обратно пропорциональна ее толщине. Пластина кварца толщиной 1 см имеет частоту 300 кгц. Таким образом, для частот > 100 кгц обычно используют пьезоэлектрические трансдуцеры. Ультразвук столь высокой частоты распространяется прямолинейно. Это является достоинством при лабораторных исследованиях, ибо дает возможность точно контролировать энергию ультразвука. Следовательно, эмульгирование ультразвуком может быть проведено при вполне определенных условиях. [c.46]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология