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概述锂电池材料钛酸盐的压电性

2022.9.09

  1880 年法国人居里兄 弟 发 现 了“压电效应”。所谓压电性是指某些介质在受到机械压力时,哪怕这种压力微小得像声波振动,都会产生压缩或伸长等形状变化,引起介 质表面带电,这就是正压电 效应。反之,施加激励电场,介质将产生机械变形,称逆压电性。晶体按其对称性可分为 32 个晶族,其中无对称中心的 21 个晶族中有 20 个晶族有压电性。最早发现水晶、酒石酸钾钠等少数单晶具有压电性,由于单晶产量低、难于加工成型,其应用受到限制。1947 年,美国斯罗伯茨在陶瓷上加高压获得陶瓷的压电性。其后,德国、日本、美国、前苏联等国家开始对钛酸盐进行广泛的研究,发现钛酸钡的压电性虽比水晶好,但比酒石酸钾钠差;压电性随温度和时间变化比酒石酸钾钠小,但是比水晶大。钛酸钡压电性的温度和时间变化大的原因是居里温度(120摄氏度)和第二相变点(0摄氏度)都在室温附近。为改善钛酸钡性能对其进行了一系列搀杂的研究。尽管钛酸钡的压电性在 工 程 上有 着 广泛 的应用,但是由于其居里温度低、工作温度范围窄和稳定性差等原因正逐步被后来发现的具有许多优良特性的钛酸铅和锆钛酸铅所取代。随着电子技术向高频和超高频领域发展的需要,对锆钛酸铅进行广泛的搀杂改性并发展了大量的三元系和四元系的固溶体,得到了一系列满足各种不同需要的钛酸铅系功能材料。但随着人们环保意识的增强,正在着手寻找一种无污染、具有优良压电性能的钛酸盐功能材料。钛酸铋具有低的介电常数、低的介电损耗、居里温度高(675摄氏度)和无铅污染等优点,有望成为新一代具有压电性的“绿色”功能材料。

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