壓電效應的原理及分類(lèi)

發(fā)現它的存在：

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)現的。他們在電氣石中施以壓力時(shí)發(fā)現了電性產(chǎn)生，并隨后系統地研究了施壓方向與電場(chǎng)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。1984年，德國物理學(xué)家沃德馬·沃伊特（德語(yǔ)：Woldemar Voigt），推論出只有無(wú)對稱(chēng)中心的20中點(diǎn)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(chǎng)能產(chǎn)生尺寸上變

形的效應，稱(chēng)為壓電效應。

它的分類(lèi)：

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(shí)，它的內部會(huì )出現極化現象，即在材料相對的表面會(huì )出現相對的正負電荷，從而產(chǎn)生電位差，這樣材料就帶電了。當外力去掉時(shí)，材料又恢復到不帶電的狀態(tài)。這種現象叫正壓電效應。簡(jiǎn)單而言就是機械能轉化為電能的現象。

逆壓電效應：對壓電材料施加電場(chǎng)時(shí)，材料發(fā)生形變。即電能轉化為機械能的現象。

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(huì )產(chǎn)生電位差（稱(chēng)之為正壓電效應），反之施加電壓，則產(chǎn)生機械應力（稱(chēng)為逆壓電效應）。如果壓力是一種高頻震動(dòng)，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(shí)，則產(chǎn)生高頻聲信號（機械震動(dòng)），這就是我們平常所說(shuō)的超聲波信號。也就是說(shuō)，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能，這種相互對應的關(guān)系確實(shí)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(chǎng)，也可以因電場(chǎng)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(lái)制作智能結構，此類(lèi)結構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(lái)的飛行器設計中占有重要的地位。