压电陶瓷片的实际应用

能量转换，大多数人都很容易理解。例如，电灯把电能转化成为光能和热能；电动机带动水泵把水抽到山坡的梯田上；大坝下的水轮机带动发电机发电，是把机械能转化为电能……但是，你可知道，有一种压电陶瓷，它能使机械能和电能互相转换，为我们做许许多多有益的事情。

100多年前居里兄弟是在研究石英时发现的压电现象。我们在上面提到的压电陶瓷，是一种先进功能陶瓷，它具有压电效应。

那么，什么是压电效应呢？

当你在点燃煤气灶或热水器时，就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在这类压电点火装置内，设置着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电。这样，燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就被称为压电效应。

压电效应的原理是，如果对压电陶瓷施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应）；反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。简言之，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。

压电陶瓷的用途十分广泛。据粗略统计，压电陶瓷至少有20多种用途。

近年来，煤气公司出售的一种新式的电子打火机，就是利用压电陶瓷的压电效应制成的。大家假如在中午要自己把饭菜热一下，你一定有这方面的“经验”：只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃煤气。当压电陶瓷把机械能转换成电能放电时，陶瓷本身不会消耗，也几乎没有磨损，可以长久使用下去。因此，压电打火机使用方便，安全可靠，寿命长。据煤气公司销售人员介绍，一把压电打火机可使用30万次以上。以每年使用3000次计算，约可以使用100年。

地震这一自然现象，一直显得异常狰狞可畏。地球每年发生的地震大约有几百万次，其中人能感觉到的约为几万次，约占1％。20世纪以来，已发生10次破坏性大地震，其中有4次发生在中国。

大地震一旦发生，对人类造成的灾难是毁灭性的。因此，地震预报十分重要。由于压电陶瓷的压电效应十分敏锐，能精确地测出地壳内细微的变化，甚至可以检测到10多米外昆虫拍打翅膀引起的空气振动。所以，压电地震仪能精确地测出地震强度。由于压电陶瓷能测定声波的传播方向，因此，压电地震仪还能告诉人们地震的方位和距离。有压电地震仪来预报地震，人们便可以要安心的生活和学习了。

在军事上，人们在制造穿甲弹的时候，常常把压电陶瓷安装在弹头部位。只要穿甲弹一击中坦克，压电陶瓷产生的高压电就会把炸药点燃而使其爆炸，把坦克炸得粉碎。

另外，通过正压电效应，把机械振动转换为交流电信号，可用来制造压电拾音器、扬声器、蜂鸣器、超声波接收探头等，其中电子音乐贺卡就是利用这种原理的实例。反之，通过逆压电效应，将交流电信号转换为机械振动，可用于制造超声波发射仪、压电扬声器、录像机和录音机的传动装置以及超声波清洗剂。此外，许多高转换效率、高灵敏度的声波发射和接收的压电器件正服役于超声波的水下探测仪，材料的超声波无损探伤仪，探测海洋中鱼群的规模、种类、密集程度、方位和距离，潜水艇位置的水下声纳，超声波断层摄影装置，大功率超声波碎石仪等各种仪器。

压电陶瓷具有加工成型方便、成本低、压电特性便于控制等优点，故应用范围正在不断扩大，前景不可估量。

在现代军事作战中，压电陶瓷也可以发挥巨大的威力。在反坦克导弹上装上压电陶瓷元件会缩短引爆时间，增加引爆的精确性。当炮弹击中坦克时，陶瓷因受到压力而产生高电压，从而引燃炸药。压电陶瓷在非常强的机械冲击波的作用下，还可以将储存的能量在几十万分之一秒的瞬间里释放出来，产生的瞬间电流达10万安培以上的高压脉冲，用来进行原子武器的引爆十分理想。