壓電材料極化高壓電源

一、壓電材料極化高壓電源產(chǎn)品簡介：

   壓電材料極化高壓電源，寬僅70mm的30w高功率臺式高壓電源HJPQ系列是便于各種高壓試驗的小型、輕量通用高壓電源。即使是30kv / 30w的高電壓高功率輸出，寬僅70mm，高124mm的小型尺寸也不會選擇安裝位置。用計測器等的器材容易空間被限制的實驗室和研究室等也能簡單地使用。而且，因為標準裝備了輸出電壓·電流儀表，所以作為稍微的高壓實驗用的電源也較適合。

二、壓電材料極化高壓電源產(chǎn)品特點：

1、實現(xiàn)zui大30kv、30w的高電壓、高功率

2、標準配備獨立的3位輸出電壓、電流儀表

3、可支持100 ~ 240vac輸入電壓的通用輸入

三、壓電材料極化高壓電源產(chǎn)品用途：

壓電材料極化電源

絕緣耐壓試驗

各種高壓試驗

偏置電源

學(xué)校教材

靜電試驗

電容器充電

電子束

離子束

電子元件老化

逆變器和功率裝置的檢查和評估

四、壓電材料的定義

   壓電材料受到壓力作用時會在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。

   壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。相反， 當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為為壓電傳感器。

   壓電材料的分類及其應(yīng)用 

   壓電材料分為壓電單晶體，多晶體壓電陶瓷、高分子壓電材料及聚合物-壓電陶瓷復(fù)合材料四類。由于其具有不同的工藝及應(yīng)用特點，因此應(yīng)用領(lǐng)域各有不同。在這四類壓電材料中，壓電陶瓷占據(jù)有相當(dāng)大的比重，也是目前市場上應(yīng)用較為廣泛的壓電材料。

（1）壓電單晶體：石英、水溶性壓電晶體（酒石酸鉀鈉、酒石酸乙烯二銨、酒石酸二鉀、硫酸鉀等）；

（2）多晶體壓電陶瓷：代表性的壓電陶瓷有鈦酸鋇壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等；

（3）高分子壓電材料：極性高分子材料如聚偏氟乙烯，其具有低聲學(xué)阻抗特性，柔韌性良好，可以制作極薄的組件。但同時也存在壓電參數(shù)小、極化電場高的缺點；

（4）聚合物-壓電陶瓷復(fù)合材料：柔韌性良好，可制作極薄的組件，壓電陶瓷的加入可以改善高分子壓電材料壓電常數(shù)小、極化電場高的缺點。

壓電材料的晶體結(jié)構(gòu)可分為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、鎢青銅結(jié)構(gòu)、鉍層狀結(jié)構(gòu)等。

壓電材料的晶體結(jié)構(gòu)

1壓電單晶體

石英晶體性能穩(wěn)定，機械強度高，絕緣性能好，但價格昂貴，壓電系數(shù)比壓電陶瓷低得多，因此一般僅用于標準儀器或要求較高的傳感器中。石英晶體制作的諧振器具有極高的品質(zhì)因數(shù)和極高的穩(wěn)定性，以被用于對講機、電子手表、電視機、電子儀器等產(chǎn)品中作壓腔振蕩器使用。

石英晶體的壓電模型

此外，水溶性壓電晶體如酒石酸鉀鈉、酒石酸乙烯二銨、酒石酸二鉀、硫酸鉀等也是常見的單晶壓電材料。將多晶體壓電陶瓷（如鈦酸鉛）單晶化以提高材料的壓電性能是目前的壓電材料的研究熱點之一。

2 多晶體壓電陶瓷

多晶體壓電陶瓷是指把氧化物混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，具有壓電效應(yīng)、可以實現(xiàn)機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的一類功能陶瓷材料。目前市場上常見的多晶體壓電陶瓷為鋯鈦酸鉛（PZT）系壓電材料。

壓電材料的研究熱點主要有：

（1）低溫?zé)Y(jié)PZT陶瓷；

（2）大功率高轉(zhuǎn)換效率的PZT壓電陶瓷；

（3）壓電復(fù)合材料；

（4）無鉛壓電陶瓷；

（5）單晶化。

3 高分子壓電材料

聚偏氟乙烯（PVDF）為典型的高分子壓電材料，其結(jié)構(gòu)由微晶區(qū)分散于非晶區(qū)構(gòu)成。非晶區(qū)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度決定聚合物的機械性能，而微晶區(qū)的熔融溫度決定了材料的使用上限溫度。在一定溫度和外電場作用下，晶體內(nèi)部的偶極矩旋轉(zhuǎn)定向，形成垂直于薄膜平面的碳-氟偶極矩固定結(jié)構(gòu)，這種屬于極化使得材料具有壓電特性。

PVDF晶區(qū)與非晶區(qū)排布形態(tài)示意圖

與壓電陶瓷和壓電晶體相比，壓電聚合物具有高的強度和耐沖擊性、顯著的低介電常數(shù)、柔性、低密度、對電壓的高度敏感性、低聲阻抗和機械阻抗、較高的介電擊穿電壓，在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和器件中占有獨特的地位。

PVDF壓電高聚物薄膜壓電性強、柔性好，特別是其聲阻抗與空氣、水和生物組織很接近，特別適用于制作液體、生物體及氣體的換能器。

4 聚合物-壓電陶瓷復(fù)合材料

   壓電復(fù)合材料是由兩相或多相材料復(fù)合而成的，通常為壓電陶瓷（PZT）和聚合物（PVDF或環(huán)氧樹脂）組成的復(fù)合材料。這類復(fù)合材料中的陶瓷相將電能和機械能相互轉(zhuǎn)換，而聚合物基體則使應(yīng)力在陶瓷與周圍介質(zhì)之間進行傳遞。這種材料兼有壓電陶瓷和聚合物材料的優(yōu)點，與傳統(tǒng)的壓電陶瓷或與壓電單晶相比，它具有更好的柔順性和機械加工性能，易于加工成型，且密度小、聲速低。與聚合物壓電相比，其壓電常數(shù)和機電耦合系數(shù)較高，因此靈敏度較高。此外，壓電復(fù)合材料與磁致伸縮材料組成的復(fù)合材料還具有磁電效應(yīng)。