压电陶瓷
压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷到底是一种什么样的材料呢？压电陶瓷属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。
在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。
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陶瓷特性
压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。
压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。
谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。
主要原理 我们来看一种新型自行车减震控制器，一般的减振器难以达到平稳的效果，而这种ACX减震控制器，通过使用压电材料，首次提供了连续可变的减震功能。一个传感器以每秒50次的速率监测冲击活塞的运动，如果活塞快速动作，一般是由于行驶在不平地面而造成的快速冲击，这时需要启动最大的减震功能；如果活塞运动较慢，则表示路面平坦，只需动用较弱的减震功能。 综上所诉:压电陶瓷就是矢量转换材料 力--->电 电--->力 1次力电转化,典型应用:压电点火,称量传感 1次电力转换:制动器,执行器 电-->力--->形变--->振动----声波-->电声-->超声等 形变--->位移-->检测 电->力-->电,压电变压器等等~ 可以说，压电陶瓷虽然是新材料，却颇具平民性。它用于高科技，但更多地是在生活中为人们服务，创造美好的生活。 目前，压电陶瓷的主要原料还包括铅等有毒物质。下一阶段，无铅压电陶瓷和低温压电陶瓷将是发展的方向。
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市场用途
压电陶瓷的用途非常广泛。下面我们来举其中几例：
①声音转换器 声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂呜器就是电流通过压电陶瓷的压电效应产生振动，而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制，可产生不同频率的振动，从而发出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡，就是通过压电效应把机械振动转换为交流电信号。
②压电引爆器 自从第一次世界大战中英军发明了坦克，并首次在法国索姆河的战斗中使用而重创了德军后，坦克在多次战斗中大显身手。然而到了20世纪六七十年代，由于反坦克武器的发明，坦克失去了昔日的辉煌。反坦克炮发射出的穿甲弹接触坦克，就会马上爆炸，把坦克炸得粉碎。这是因为弹头上装有压电陶瓷，它能把相碰时的强大机械力转变为瞬间高电压，爆发火花而引爆炸药。
③压电打火机 现在煤气灶上用的一种新式电子打火机，就是利用压电陶瓷制成的。只要用手指压一下打火按钮，打火机上的压电陶瓷就能产生高电压，形成电火花而点燃煤气，可以长久使用。所以压电打火机不仅使用方便，安全可靠，而且寿命长，例如一种钛铅酸铅压电陶瓷制成的打火机可使用100万次以上。
④防核护目镜 核试验员带上用透明压电陶瓷做成的护目镜后，当核爆炸产生的光辐射达到危险程度时，护目镜里的压电陶瓷就把它转变成瞬时高压电，在1/1000 s里，能把光强度减弱到只有1/10000，当危险光消失后，又能恢复到原来的状态。这种护目镜结构简单，只有几十克重，安装在防核护目头盔上携带十分方便。
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陶瓷电容器（ceramic capacitor；ceramic condenser ）又称为瓷介电容器或独石电容器。顾名思义，瓷介电容器就是介质材料为陶瓷的电容器。根据陶瓷材料的不同，可以分为低频陶瓷电容器和高频陶瓷电容器两类。按结构形式分类，又可分为圆片状电容器、管状电容器、矩形电容器、片状电容器、穿心电容器等多种。
高压陶瓷电容器
（一）概述
随着电子工业的高速发展，迫切要求开发击穿电压高、损耗小、体积小、可靠性高的高压陶瓷电容器。近20多年来，国内外研制成功的高压陶瓷电容器已经广泛应用于电力系统、激光电源、磁带录像机、彩电、电子显微镜、复印机、办公自动化设备、宇航、导弹、航海等方面。
高压陶瓷电容器的瓷料主要有钛酸钡基和钛酸锶基两大类。
钛酸钡基陶瓷材料具有介电系数高、交流耐压特性较好的优点，但也有电容变化率随介质温度升高、绝缘电阻下降等缺点。
钛酸锶晶体的居里温度为-250℃，在常温下为立方晶系钙钛矿结构，是顺电体，不存在自发极化现象，在高电压下钛酸锶基陶瓷材料的介电系数变化小，tgδ及电容变化率小，这些优点使其作为高压电容器介质是十分有利的。
（二）制造工艺要点
（1）原料要精选
影响高压陶瓷电容器质量的因素，除瓷料组成外，优化工艺制造、严格工艺条件是非常重要的。因此，对原料既要考虑成本又要注意纯度，选择工业纯原料时，必须注意原料的适用性。
（2）熔块的制备
熔块的制备质量对瓷料的球磨细度和烧成有很大的影响，如熔块合成温度偏低，则合成不充分。对后续工艺不利。如合成料中残存Ca2+，会阻碍轧膜工艺的进行：如合成温度偏高，使熔块过硬，会影响球磨效率：研磨介质的杂质引入，会降低粉料活性，导致瓷件烧成温度提高。
（3）成型工艺
成型时要防止厚度方向压力不均，坯体闭口气孔过多，若有较大气孔或层裂产生，会影响瓷体的抗电强度。
（4）烧成工艺
应严格控制烧成制度，采取性能优良的控温设备及导热性良好的窑具。
（5）包封
包封料的选择、包封工艺的控制以及瓷件表面的清洁处理等对电容器的特性影响很大。冈此，必须选择抗潮性好，与瓷体表面密切结合的、抗电强度高的包封料。目前，大多选择环氧树脂，少数产品也有选用酚醛脂进行包封的。还有采取先绝缘漆涂覆，再用酚醛树脂包封方法的，这对降低成本有一定意义。大规模生产线上多采用粉末包封技术。
为提高陶瓷电容器的击穿电压，在电极与介质表面交界边缘四周涂覆一层玻璃釉，可有效地提高电视机等高压电路中使用的陶瓷电容器的耐压和高温负荷性能，如涂有一种硼硅酸铅玻璃釉，可使该电容器在直流电场下的；蕾穿电压提高1.4倍；在交流电场下的击穿电压提高1.3倍。 [2]
多层陶瓷电容器
多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor，MLCC）是片式元件中应用最广泛的一类，它是将内电极材料与陶瓷坯体以多层交替并联叠合，并共烧成一个整体，又称片式独石电容器，具有小尺寸、高比容、高精度的特点，可贴装于印制电路板（PCB）、混合集成电路（HIC）基片，有效地缩小电子信息终端产品（尤其是便携式产品）的体积和重量，提高产品可靠性。顺应了IT产业小型化、轻量化、高性能、多功能的发展方向，国家2010年远景目标纲要中明确提出将表面贴装元器件等新型元器件作为电子工业的发展重点。它不仅封装简单、密封性好，而且能有效地隔离异性电极。MLCC在电子线路中可以起到存储电荷、阻断直流、滤波、祸合、区分不同频率及使电路调谐等作用。在高频开关电源、计算机网络电源和移动通信设备中可部分取代有机薄膜电容器和电解电容器，并大大提高高频开关电源的滤波性能和抗干扰性能。
1．小型化
对于便携式摄录机、手机等袖珍型电子产品，需要更加小型化的MLCC产品。另一方面，由于精密印刷电极和叠层工艺的进步，超小型MLCC产品也逐步面世和取得应用。以日本矩形MLCC的发展为例，外形尺寸已经从20世纪80年代前期的3216减小到现在的0603。国内企业生产的MLCC主流产品是0603型，已突破了0402型MLCC大规模生产的技术难关。0201型MLCC已研制出样品，产业化技术以及国内市场需求均处于发育成熟阶段，目前最小的020l型MLCC长边甚至不到500 μm。 [3]
2．低成本化——贱金属内电极MLCC
传统的MLCC由于采用昂贵的钯电极或钯银合金电极，其制造成本的70%被电极材料占去。包括高压MLCC在内的新一代MLCC，采用了便宜的贱金属材料镍、铜作电极，大大降低了MLCC的成本。但是贱金属内电极MLCC需要在较低的氧分压下烧结以保证电极材料的导电性，而过低的氧分压会带来介质瓷料的半导化倾向，不利于元件的绝缘性和可靠性。村田制作所先后开发出几种抗还原瓷料，在还原气氛下烧结，制成的电容器的可靠性可与原先使用贵金属电极的电容器相媲美，这类电容器一面世便很快进入市场。目前，贱金属化的Y5V组别电容器的销量已占该组别MLCC的一半左右，另外正在寻求扩大贱金属电极在其他组别电容器上的应用。
我国在这方面也有显著进展。清华大学与元器件厂商合作用化学方法制备高纯钛酸钡纳米粉（20～100 nm），通过受主掺杂和双稀土掺杂构建“核一壳”结构来提高材料高温抗还原性和实现温度稳定特性，研制出一系列具有自主知识产权的温度稳定型高性能纳米/亚微米晶抗还原钛酸钡瓷料，所研制的材料配方组成、制备方法具有独创性，材料综合性能居国际领先水平。其中高性能X7R（0302）贱金属内电极MLCC瓷料室温相对介电常数高达3 000，陶瓷晶粒尺寸小于300 nm，容温变化率小于±12%，介电损耗小于2.5×10-2，绝缘电阻率约为1013 Ω·cm。MLCC击穿场强大于70 MV/m。已制备出超薄层贱金属内电极MLCC产品，陶瓷介质单层厚度约为3 μm。
3．大容量化、高频化
一方面，伴随半导体器件低压驱动和低功耗化，集成电路的工作电压已由5 V降低到3 V和1.5 V；另一方面，电源小型化需要小型、大容量产品以替代体积大的铝电解电容器。为了满足这类低压大容量MLCC的开发与应用，在材料方面，已开发出相对介电常数比BaTiO3高1～2倍的弛豫类高介材料。在开发新产品过程中，同时发展了三种关键技术，即制取超薄生片粉料分散技术、改善生片成膜技术和内电极与陶瓷生片收缩率相匹配技术。最近日本的松下电子组件公司成功研制出电容量最大为100μF，最高耐压为25 V的大容量MLCC，该产品可用于液晶显示器（LCD）的电源线路。
通信产业的快速发展对元器件的频率要求越来越高。美国Vishay公司推出的Cer—F系列MLCC的高频特性可以与薄膜电容器相媲美，在高频段的某些应用中可以替代薄膜电容器。而我国高频、超高频MLCC产品与国外仍有一定的差距，主要原因是缺乏基础原料及其配方的研发力度。随着技术不断更新，现已不断涌现出了低失真率和冲击噪声小的产品、高频宽温长寿命产品、高安全性产品以及高可靠低成本产品。 [3]
陶瓷电容器介质
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陶瓷材料具有优越的电学、力学、热学等性质，可用作电容器介质、电路基板及封装材料等。
陶瓷材料的微观结构
陶瓷材料是由氧化物或其他化合物制成坯体后，在接近熔融的温度下，经高温焙烧制得的材料。通常包括原料粉碎、浆料制备、坯件成型和高温烧结等重要过程。陶瓷是一个复杂的多晶多相系统，一般由结晶相、玻璃相、气相及相界交织而成，这些相的特征、组成、相对含量及其分布情况，决定着整个陶瓷的基本性质。
陶瓷中的晶相通常指那些大小不同、形状不一、取向随机的晶粒，晶粒的直径通常为几微米至几十微米。晶相可以同属一种化合物或一种晶系，也可以是不同化合物或不同晶系。陶声中若存在两种以上组成和结构互不相同的晶粒时，则称其为多晶相陶瓷，其中相对含量最多产品相称为主晶相，其他的称为副品相。其中主晶相的性能基本上决定了材料的性能，如相对f电常数、电导率、损耗及热膨胀系数等。所以，要获得性能良好的陶瓷，就必须选择适当的：晶相。此外，还应考虑晶粒的大小、均匀程度、晶粒取向、晶界形成及杂质分布等情况。
晶粒间界是指两个晶粒之间的过渡区，在这个过渡区内，品格结构的完整性或化学成分与晶粒体内有显著的区别。在晶粒间界上通常聚集着大量的位错、热缺陷与杂质缺陷，因而对陶瓷材料的力学性能和电学性能有重大影响。
气相一般分布于晶界、重结晶晶体内和玻璃相中，它是陶瓷组织结构中很难避免的一部分。其来源于烧成过程中各个晶粒之间不可能实现完全紧密的镶嵌，玻璃相也不可能完全填充各个晶粒的空隙；也可能是由于坯料烧结时释放出气体而形成的气孔。气相会严重地影响陶瓷材料的电学性能、力学性能和热学性能。一般希望陶瓷中气相的含量越少越好。
陶瓷的微观结构决定了材料的一系列力学性能和电学性能。一致的晶粒组成，微细晶粒的均匀分布及致密的烧结体，可使陶瓷的机械强度和介电性能达到预期的结果。
常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物，如：Pb(Mn1/3Nb2/3）O3和Pb(Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物，可组成四元系或多元系压电陶瓷。此外，还有一种偏铌酸盐系压电陶瓷，如偏铌酸钾钠（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏铌酸锶钡（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它们不含有毒的铅，对环境保护有利。
一、工作效果不同：
石英晶体：石英晶体没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。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。
也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。
二、工作原理不同：
压电效应的原理:如果对压电材料施加压力，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。
三、产生电荷方向不同：
石英晶体属于单晶体，化学式为SiO2,外形结构呈六面体,沿各方向特征不同。
沿X方向(电轴)的力作用产生电荷的压电效应称”纵向压电效应”；
沿Y方向的(机械轴)的力作用产生电荷的压电效应称”横向压电效应”；
沿Z方向的(光轴)的力作用时不产生压电效应
详细讲解：
1、压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
2、当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场。
3、这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。
扩展资料：
石英晶体和压电陶瓷物理特性不同：
石英内常见的包裹体有：发晶（Hair crystal）－主要是金红石；草入水晶－主要为电气石；水胆水晶－石英中有液态包裹体；青石英－内含浅蓝色金红石针状物；乳石英－由细水孔洞引起混浊状。
绿石英－由板状或碎片状的绿泥石组成，有时可能是绿色针状的阳起石；砂金石（Aventurine）－石英岩内部含有绿色或红褐色的云母细片，又名耀石英，俗称东陵石。
常见烟黑色至暗褐色的烟水晶，主要是这些岩类含有较多量具有放射性之铀、钍元素的关系。
压电陶瓷：常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物。
如：Pb(Mn1/3Nb2/3）O3和Pb(Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物，可组成四元系或多元系压电陶瓷。
此外，还有一种偏铌酸盐系压电陶瓷，如偏铌酸钾钠（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏铌酸锶钡（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它们不含有毒的铅，对环境保护有利。
参考资料来源：百度百科-石英晶体
参考资料来源：百度百科-压电陶瓷
铁氧体磁芯是由致密匀质的陶瓷结构非金属磁性材料制成,有低矫顽力，亦称为软磁铁氧体。它由氧化铁(Fe2O3)和一种或几种其他金属（例如锰，锌，镍，镁）的氧化物或碳酸盐化合物组成。
铁氧体原料通过压制，后经1300度C高温烧结，最后通过机器加工制成满足应用需求的成品磁芯,相比于其他类型的磁性材料，铁氧体的优点是磁导率很高，并且在广泛的频率范围内具有高电阻和涡流损耗小等优势。这些材料特性使得铁氧体成为制造高频变压器，宽带变压器，可调电感器和其他从10kHz到50MHz的高频电路等应用的理想材料。
压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物，如：Pb(Mn1/3Nb2/3）O3和Pb(Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物，可组成四元系或多元系压电陶瓷。此外，还有一种偏铌酸盐系压电陶瓷，如偏铌酸钾钠（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏铌酸锶钡（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它们不含有毒的铅，对环境保护有利。
优点：效率比单片高。
名词解释：
压电陶瓷
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,
还具有介电性、弹性等,
已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，为人们创造更美好的生活而努力。
物质组成
常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物，如：Pb(Mn1/3Nb2/3）O3和Pb(Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物，可组成四元系或多元系压电陶瓷。此外，还有一种偏铌酸盐系压电陶瓷，如偏铌酸钾钠（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏铌酸锶钡（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它们不含有毒的铅，对环境保护有利。
压电陶瓷片，俗称蜂鸣片。
压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表，电子仪器，电子钟表，定时器等方面。
超声波电机就是利用相关的性质制成的。
