何为压电效应，怎样对压电陶瓷进行极化处理

　　在讲压电陶瓷的极化之前，需要科普一下什么是压电陶瓷。压电陶瓷听起来很高端，说白了就是一种电子陶瓷材料，具有压电特性。那么压电陶瓷的压电特性是怎么来的?这是压电陶瓷经过了极化，所具有的特性。而极化又是化学当中重要的基本知识点，下面主要针对极化作相关介绍,希望这篇精心整理的文章能够给有需要的朋友一些最基本的帮助。

所谓极化，就是在压电陶瓷上加一强直流电场，使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列，又称人工极化处理，或单畴化处理。

一、极化原理

压电陶瓷的极化机理取决于其内部结构。压电陶瓷是由一颗颗小晶粒无规则地“镶嵌”而成，每个小晶粒可看为一个小单晶，其中原子(离子)都是有规则(周期性)的排列，形成晶格，晶格又由一个个重复单元—晶胞组成。 晶粒与晶粒的晶格方向不一定相同，从整体看，仍是混乱、无规则的。 为了使压电陶瓷处于能量(静电能与弹性能)最低状态，晶粒中就会出现若干小区域，每个小区域内晶胞自发极化有相同的方向，但邻近区域之间的自发极化方向则不同。自发极化方向一致的区域称为电畴，整块陶瓷包括许多电畴。

二、人工极化

在压电陶瓷上加一足够高的直流电场，并保持一定的温度和时间，迫使其电畴转向，或者说迫使其自发极化作定向排列。极化前，各晶粒内存在许多自发极化方向不同的电畴，陶瓷内的极化强度为零，极化处理时，晶粒可以形成单畴，自发极化尽量沿外场

方向排列。极化处理后，外电场为零，由于内部回复力(如极化产生的内应力的释放等)作用，各晶粒自发极化只能在一定程度上按原外电场方向取向，陶瓷内的极化强度不再为零，这种极化强度，称为剩余极化强度。

三、极化的三要素

极化电场、极化温度和极化时间，简称极化三要素。

四、极化方法

1)油浴极化法：油浴极化法是以甲基硅油等为绝缘媒质，在一定极化电场、温度和时间条件

下对制品进行极化的方法

2)空气极化法：空气极化法是以空气为绝缘媒质，以一定的极化条件对制品进行极化的方法。

3)空气高温极化方法：空气高温极化方法是以空气为绝缘媒质，极化温度从居里温度以上(高于TC10-20℃)逐步降至100℃以下，相应的极化电场从较弱(约30V/mm)逐步增加到较强(约300V/mm)，对制品进行极化的方法，又称高温极化法或热极化法。

总的来说，这在普通人眼中确实是非常复杂的一个过程，但是在化学领域确更像是基本的常识，研究化学的朋友，可能就会非常明白其中的原理，而对于小白，你也不必太过于紧张或许焦虑，可以参照上面的文字说明，细细研究其中的科学道理，如果你有一定的化学基础，相信会很快理解。当然，身边要是有一个学理科出身的朋友，那么虚心向他学习，或许也是一种捷径。

其一电压；其二温度；

就温度而言主要受影响的是油极化方式，对于空气极化，温度都是控制在常温的；

现在就说，为何温度对油极化的作用：

前提，我们知道压电陶瓷是有居里温度的，达到居里温度会导致其压电特性消失，即所谓的退极化；而极化过程中，随着温度的升高，极化越容易完成（原理上是电畴容易转向）；但是同样的，在脱离电压的情况下，温度越高，退极化也越容易发生；

所以，为了保证方便、有效，一般极化温度都在居里温度以下，一般PZT的温度控制在100 ~ 110之间。

极化前一定要把边缘的银磨掉

极化的温度要适宜

极化电压不要过高 谢谢！黎露(站内联系TA)我极化时，从陶瓷表面总有黑色物质被电出来，一旦黑色物质在与陶瓷片接触就击穿了。这黑色物质可以避免吗？kingyx(站内联系TA)黑色物质应该就是击穿的的表现，前面所提的几个问题都值得特别注意，另外建议做做铁电性（电滞回线）确定极化电压，还有材料本身的致密度不高极容易出现所描述的形象，极化前可以先确定其结构如何黎露(站内联系TA)Originally posted by kingyx at 2009-9-16 08:19:

极化前一定要把边缘的银磨掉

极化的温度要适宜

极化电压不要过高 赞同！再补充一点：

赞同！再补充一点：

另外，极化后样品要在硅油中保持24小时后再取出还是极化后就可从硅油中取出，然后保持24小时？谢谢！失落的候鸟(站内联系TA)Originally posted by 黎露 at 2009-9-16 15:40:感谢！另外，极化后样品要在硅油中保持24小时后再取出还是极化后就可从硅油中取出，然后保持24小时？谢谢！ 极化后就可以取出了，但要等1天才去测性能的好黎露(站内联系TA)Originally posted by 失落的候鸟 at 2009-9-16 22:23:

极化后就可以取出了，但是最好把上下电极用导线连起来放电24小时后再测试！ 谢谢！不过样品取出来了，还要把上下电极用导线连起来放电24小时，干嘛呢？淡泊明远(站内联系TA)还有 在压片时候 注意 如何压片质量不好 就会在烧结时 使陶瓷内部留下许多空洞和裂纹 这样也会影响机化效果的ANT_DREAM(站内联系TA)Originally posted by 黎露 at 2009-9-17 10:40:

谢谢！

2、雾化片破裂或者有杂物。

解决方法：

1、往容器内加水，使液面达到最佳雾化范围。(超过雾化器水位感应器1厘米即可)

2、切断电源，检查水位感应开关和雾化片是否破裂或损坏。如果是雾化片的问题请更换雾化片。

导语：众所周知，压电陶瓷属于一种具备压电性、介电性、弹性等优良特性的电子陶瓷材料。压电陶瓷在机械效应下，会发生一些压电效应，这种反应十分具有灵敏性，充分利用之便可广泛应用于医学领域和声学领域。其实据小编了解，压电陶瓷除了作用于这些高科技领域之外，与我们日常生活也是密不可分的。那么，压电陶瓷的原理究竟是什么，让我们一起来看看吧。

　　压电性质的宏观解释

我们知道构成陶瓷分子的晶相是晶粒，这种晶粒是具有铁电性的，因为陶瓷内部的晶粒的取向具有随机性，所以内部的各个铁电性晶粒的自发极化矢量也是没有规律可循的，也就是呈混乱取向。因而为了使陶瓷表现出我们想要得到的压电特性，可以对其进行强直流电场下的极化处理。经过处理之后，混乱的取向自然而然会变成最优化的取向。在电场撤离之后，陶瓷不会完全恢复原状态，而是会剩余一部分极化强度，因此具备了压电性。

压电陶瓷的原理

    正压电效应物理机制

上述的极化处理显然是使陶瓷具备压电性至关重要的一步，这一步的物理机制可以用电荷来解释。极化后的陶瓷片会有束缚电荷出现在两端，外界的自由电荷会被吸附到电极表面上，这是一个充电的过程。这时，当有外力压向陶瓷片时，两端就会向外界放电反之，当有外力反向作用时，两端将会进行充电。这个过程实现了机械效应向电效应的转换，因而该现象又叫做正压电效应。

逆压电效应物理机制

除上面提到的极化方法之外，压电陶瓷也具备了自发极化的功能。这种极化会在外电场下发生变化，进而使得压电陶瓷变形。与自发极化方向相同的外电场叫正向电场，它会增强压电陶瓷的极化强度，使片体沿着极化方向伸长，反之如果加上了反向电场，相对应极化强度会减弱陶瓷将会沿着极化方向进行缩短。这个过程刚刚好是上述过程的逆过程，它实现了电效应向机械效应的转换，故此现象是逆压电效应。

压电陶瓷的出现，使得一些传统材料望其项背，达不到其优秀的物理特性和广泛的应用前景。压电陶瓷虽是一种新型材料，却因其简单的原理使其合成方便，具有亲民性。相信未来的压电陶瓷能克服种种障碍，为人类的生活提供更好的服务。

压电陶瓷没有极化之前的方向是不规则好的，总体统计而言是没有指向性的。所以不会出现压电性。如下图1。

单晶硅的定义是：生成过程中这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。就是说单晶压电材料的定义就是已经极化的叫做单晶硅，所以不需要极化。