壓電效應的原理及分類

發(fā)現(xiàn)它的存在：

壓電效應最早是由?雅克·居里（Jacques Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie）兄弟在1880年發(fā)現(xiàn)的。他們在電氣石中施以壓力時發(fā)現(xiàn)了電性產(chǎn)生，并隨后系統(tǒng)地研究了施壓方向與電場強度間的關(guān)系。1881年，他們驗證了逆壓電效應，并得出了正逆壓電常數(shù)。1984年，德國物理學家沃德馬·沃伊特（德語：Woldemar Voigt），推論出只有無對稱中心的20中點群的晶體才可能具有壓電效應。

它的定義：

通俗的定義為：它是一種施加應力能產(chǎn)生電荷，施加電場能產(chǎn)生尺寸上變

形的效應，稱為壓電效應。

它的分類：

可分為正壓電效應和逆壓電效應；

正壓電效應：對某種壓電材料施加一定的壓力時，它的內(nèi)部會出現(xiàn)極化現(xiàn)象，即在材料相對的表面會出現(xiàn)相對的正負電荷，從而產(chǎn)生電位差，這樣材料就帶電了。當外力去掉時，材料又恢復到不帶電的狀態(tài)。這種現(xiàn)象叫正壓電效應。簡單而言就是機械能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象。

逆壓電效應：對壓電材料施加電場時，材料發(fā)生形變。即電能轉(zhuǎn)化為機械能的現(xiàn)象。

它的原理：

壓電效應的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應），反之施加電壓，則產(chǎn)生機械應力（稱為逆壓電效應）。如果壓力是一種高頻震動，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產(chǎn)生高頻聲信號（機械震動），這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能，這種相互對應的關(guān)系確實非常有意思。

它的應用：

壓電材料可以因機械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機械變形，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能，在未來的飛行器設計中占有重要的地位。