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机械设计制造及其自动化(本科)

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比较各种压电材料的优缺点。

正确答案: 1)压电晶体(单晶)如:石英晶体的主要性能特点是:第一,压电系数和介电系数的温度稳定性好,常温下几乎不变,在20~200℃范围内气电压系数
变化率仅为-0.016%;第二,机械强度和品质因数搞,允许应力高达6.8×107~9.8×107Pa,刚度大,动态特性好;第三,居里点573℃,无热释电性,绝缘性好,重复性好。天然石英较之人工石英性能更好,所以常用于精度和稳定性要求高的场合和制作标准传感器。 如:铌酸锂是一种无色或者淡黄色单晶,属三角系,熔点1250℃,居里点高达1200℃,它的时间稳定性好,适于做高温传感器。此外,它还具有较好的光电、声光效应,在光电、微波声学、激光调制等方面都有重要应用。它的各向异性很明显,质地脆、抗机械和热冲击性差,因而加工和使用时要小心。
2)压电陶瓷(多晶半导瓷) 二元系陶瓷   如:钛酸钡压电系数和相对介电常数较高,但居里点较低,为120℃,机械强度差,价格便宜。如:锆钛酸铅系列压电陶瓷(PZT)的居里点在300℃以上,性能稳定,具有很高的压电系数和相对介电系数,通过加入少量杂质或适当改变组份的方法能明显地改变机电耦合系数、介电系数等特性,得到满足不同使用目的的许多材料,是目前应该用最广泛的压电陶瓷。 三元系陶瓷  如:铌镁酸铅压电陶瓷PMN,成分比例不同,可以配出不同性能的压电陶瓷。
3)压电半导体  如硫化锌,碲化镉,氧化锌,硫化镉,碲化锌,砷化镓等,由于压电半导体既有压电特性,又有半导体特性,因此既可以用其压电性研制传感器,又可以用半导体制作电子器件,也可将二者结合,研制集转换元件和电子线路于一体的新型压电传感器测试系统。
4)高分子压电材料 一类, 如聚氟乙烯,聚氯乙烯等,独特优点是质轻柔软、抗拉强度高、蠕变小、耐冲击、击穿强度为150~200kV/mm、可以大量生产和制成较大的面积。另一类,是在高分子化合物中加入压电陶瓷粉末如PZT或钛酸钡制成的高分子压电陶瓷薄膜,这种复合材料保持了高分子压电薄膜的柔软性,又具有较高的压电系数和机电耦合系数。
答案解析:
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