Что такое пьезокерамика?

В 1944 году впервые были обнаружены сегнетоэлектрические свойства керамики. Причём сделал открытие советский ученый Б. М. Вул, хотя практически в это же время аналогичные свойства титаната бария (основы керамики) выявили исследователи из Америки и Японии. Для придания материалу пьезоэлектрических качеств, поликристаллической структуры его изготовление проходит в определённых условиях. В настоящее время из пьезокерамики делаются многие электронные компоненты. Она необходима для создания датчиков давления и ускорения, мощных излучателей ультразвука, пьезорезонансных фильтров, прецизионных двигателей.

Особенности и свойства материала

Поскольку его производство предполагает использование оксидов некоторых металлов и последующий отжиг, такой материал относят к семейству керамики. Благодаря особым физическим свойствам его можно рассматривать как поликристаллический сегнетоэлектрик, который является химическим соединением в виде порошка. Как правило, размеры частиц находятся в пределах 2-100 микрометров. Каждое зерно — сегнетоэлектрический кристалл.

Для пьезокерамики характерен особый химический состав: она представляет собой сложный оксид, который, как правило, включает ионы двухвалентного бария/свинца, четырехвалентного циркония/титана. Путем изменения соотношения компонентов и внесения добавок, получают пьезокерамику с определёнными физическими и пьезоэлектрическими свойствами. В основе многих видов данного материала находятся смеси титаната-цирконата свинца, изменённые разными веществами. Налажен выпуск пьезокерамических материалов из титаната висмута, бария и прочих веществ.

Как и кварцевый генератор, который используется в разнообразных схемах приборов, так и пьезокерамика применяется для выпуска элементов различной геометрии — трубок, сфер и так далее. Простота изготовления при минимальных финансовых расходах, а также устойчивость к механическим нагрузкам и возможность функционирования в широком интервале влажности и температур — основные преимущества пьезокерамики.