压电生物陶瓷结构与原理
压电效应是指某些电介质(无对称中心的晶体)在机械应力的作用下，产生形变，极化状态发生变化，故使晶体两端表面出现符号相反的电荷。压电效应包括正、逆压电效应。在某些没有对称中心的晶体中，还可以由于温度的变化产生极化，导致表面电荷变化，这种现象称为热释电效应。热释电效应是由于晶体中存在自发极化引起的，压电体不一定都具有热释电性。在热释电晶体中，有若干种晶体不但在某温度范围内具有自发极化，而且其自发极化强度可以因外电场而反向，这即是铁电体。因此电介质、压电体、热释电体、铁电体之间是层层包容的关系。一种经极化处理、具有压电作用的铁电陶瓷称为压电陶瓷。从晶体结构看，属于钙钛矿型、钨青铜型、层状铋钮化合物、烧绿石型化合物以及以PZT为基的四元系陶瓷等都具有压电性。常用的压电陶瓷如钛酸钡陶瓷、钛酸铅陶瓷、锆钛酸铅陶瓷(简称PZT)、以PZT为基的三元系陶瓷和铌酸盐系压电陶瓷等都属钙钛矿型。
压电陶瓷详细介绍
在压电材料表面施加压力可以产生电荷。这种直接压电效应，也称发电机或传感器效应，将机械能转换为电能。反之，施加一定电压时，逆压电效应可以改变此类材料的长度。这种促动器效应将电能转换成机械能。单晶材料和多晶铁电陶瓷中都可产生压电效应。在单晶中，晶格晶胞的不对称结构，即低于居里温度TC 时形成的极轴，是产生这种效应的充分必要条件。此外，压电陶瓷具有自发极化特性，即晶胞的正负电荷浓度相互分离。同时，晶胞的轴线沿自发极化。
PZT压电陶瓷的制备流程
（1）坯体制备
采用干压成型的方式制备坯件，干压成型前应先将粉料造粒，即在粉料中加入占料中约5%的黏合剂，搅拌均匀并过筛，再进行预压块，后将预压块研碎并过细筛。造粒的目的不仅使黏合剂更加均匀地分布在粉料中，而且由于颗粒本身已经压紧，压料中空气又少，并较易排出，因此利于成型，成型样品密度更加均匀。
（2）瓷件烧结和机械加工
干压成型后的坯件，需要通过高温烧结才能成瓷。烧结是颗粒重排靠近，使材料致密化以及晶粒生长的过程，过高的烧结温度使陶瓷晶粒生长过大或组织结构不均匀，而烧结温度过低则会导致晶粒发育不完全，这些都会导致PZT压电陶瓷元件的压电性能受到影响。
（3）上电极
PZT压电陶瓷元件两级间需要有金属电极才能导电，发挥压电性。传统的上电极方法有很多种，如烧渗银层、真空蒸镀、化学沉银和化学沉铜等。
（4）极化
PZT压电陶瓷元件上电极后，需要经过极化才能显示压电效应。要使压电陶瓷得到完善的极化，充分发挥其压电性能就必须合理地选择极化条件，即极化电场、极化温度和极化时间。只有在极化电场作用下，电畴才能沿电场方向取向排列，极化电场越高，促使电畴取向排列的作用越大，极化就越完善。
压电陶瓷
摘要: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，属于无机非金属材料。这是--种具有压电效应的材料。它在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。由压电陶瓷构成的超高精度、低能耗、控制简便的驱动器，在精密工程中起到了非常重要的作用。
压电陶瓷，是-.种新型的功能陶瓷，是一种将机械能转换成电能的陶瓷材料，利用这一特性可以制作高精密度的仪器，在工业生产中起到至关重要的作用，这是-一个重要的课题，是功能陶瓷一一个重要的应用。在1880 年，居里兄弟首先在单晶上发现压电效应。在1940 年前，人们知道有两类铁电体:罗息盐和磷酸二氢钾盐，具有压电性。在1940年后，发现了BaTiO;是一种铁电体，具有强的压电效应。是压电材料发展的一一个飞跃。在1950年后，发现了压电PZT体系，具有非常强和稳定的压电效应，具有重大实际意义的进展。在1970年后，添加不同添加剂的二元系PZT陶瓷具有优良的性能，已经用来制造滤波器、换能器、变压器等。随着电子工业的发展，对压电材料与器件的要求就越来越高了，二元系PZT已经满足不了使用要求，于是研究和开发性能更加优越的三元、四元甚至五元压电材料。
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