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新型压电材料的电致伸缩效应约为原来的40倍 |
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2004-6-14 中国科普网 |
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日本科学技术振兴机构(JST)利用不同于压电元件过去使用的电致伸缩效应的原理,发现了电致伸缩效应约为原来40倍的压电元件材料,并且对电致伸缩效应进行了测定。此次已经检测的材料是作为点缺陷(Point Defect)而含有微量的铁或钙的钛酸钡(BaTiO3)。由于该材料不含压电元件使用的锆钛酸铅(PZT)所含有的铅元素,因此也可用作无铅材料。
过去的压电元件材料PZT,使用整个结晶结构因压电材料离子在电场中微动而进行微小伸缩的效应,来产生电致伸缩效应。此次开发的材料,晶格(Crystal Grating)中偏振方向(Polarization Direction)不同的区域(Domain)会变形。PZT在100V/mm的电场中最大变形率为0.01%,而钛酸钡在200V/mm的电场中则将变形率提高到了0.75%。理论上讲,最大可提高到1-5%。
另外,这种域变换的电致伸缩效应是一种不可逆过程,停止施加电场后不能恢复原状。而此次开发的材料可产生可逆变形。利用了“点缺陷纳米有序的对象性”现象,同时还利用了点缺陷对称性及其周围域结晶对称性在施加电场时的差异。
JST表示,利用这种巨大的压电效应,有望形成一个与传感器和激励器等电――机械能转换相关的全新应用领域。
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