压电材料基本知识——概念、特性、分类、应用

对压电材料施加压力，它会产生电位差，这种现象叫做正压电效应； 对其施加电压 ，它会产生机械应力，这种现象叫做逆压电效应。

对压电材料的主要特性要求：1. 机电转换性能：压电系数尽量大；2. 机械性能：强度高刚度大，这样可获得宽的线性范围和高的固有频率；3. 电性能：电阻率高、介电常数大，这样可减小电荷泄漏并获得良好的低频特性；4. 温度和湿度稳定性：居里点高，这样可得到宽的工作温度范围；5. 时间稳定性要好。

分类：1. 压电晶体：以石英晶体为主；2. 压电陶瓷：人工合成的多晶体材料，由无数细微的电畴组成。通常定义压电 陶瓷的极化方向为Z轴。最常见的压电陶瓷是PZT，即锆钛酸铅系。常见的压电陶瓷有片状和管状，管状的极化方向可以是径向也可以是轴向。3. 新型压电材料：包括压电半导体及有机高分子压电材料。

应用：1. 换能器：如麦克风、耳机、扬声器等；2. 压电驱动器：显示器件控制、微位移系统；3. 压力传感器；4. 加速度传感器；5. 超声波传感器：机器人的接近视觉。

压电材料的理论计算的基础是“压电线性理论”中的“基本耦合公式”。

基于压电线性理论有许多有限元分析软件可以对其进行计算，例如ANSYS Workbench平台 添加 了Extension模块，可能从ANSYS官网上下载到压电材料分析模块的安装包，方便做压电分析。