圧電効果

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圧電効果：一部誘電体一定方向に沿って受け外力で変形時の作用で、その内部で分極現象、またそれの二つの相対表面に反対の電荷がマイナス。外力が取れた後、それはまた戻っは帯電した状態、この現象と呼ばれる正圧電効果。ときに作用する力の方向を変更する場合は、電荷の極性も変わってくる。反対に誘電体の極性方向に掛ける電界、これらの誘電体が変形、電界抜き後、誘電体の変形が消え、この現象と呼ばれる逆圧電効果。根拠誘電体圧電効果の開発の類のセンサーと呼ばれる圧電センサー。

分類

Piezoelectric補助:
圧電効果に分けることができます正圧電効果と逆圧電効果。

圧電効果とは：ときは結晶ある方向固定外力作用を受ける時、内部で発生電気分極現象、またある二つの表面に反対発生記号の電荷；外力撤去後、結晶戻っおびない状態；外力作用方向を変更する場合は、電荷の極性も変わってくる；結晶応力によって電荷量と外力の大きさに比例する。圧電式センサ多くは利用が圧電効果で作った。
とは、結晶を交流磁界結晶機械変形現象を引き起こす。逆圧電効果で製造のプローブを使用することができる電子ボーカルと超音波工学。圧電センサの応力変形が厚さ変形型、長さ変形型、容積変形型、厚させん断型、平面カットトランス5種類の基本形式。圧電結晶は異方性のは、すべての結晶でこの5種類の状態の下で発生圧電効果。例えば水晶は容積変形圧電効果が、良好な厚さ変形と長さ変形圧電効果。
根拠誘電体圧電効果の開発の類のセンサーと呼ばれる圧電センサー。
ここにもう少し紹介する電縮効果。電縮効果、つまり誘電体で電界の作用の下で、誘導分極作用によるひずみ、ひずみの大きさと電界の２乗に比例すると電場方向関係がない。圧電効果は存在しない対称センター結晶の中で。そして電縮効果がすべての誘電体は存在しなく、非結晶物質は、結晶物質はどんな中心対称性の結晶で、やはり極性結晶。
次のうち利用圧電セラミックステスト圧電効果と逆圧電効果。
常用の圧電セラミックスは、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）の材料で作った。はPZT材料で作った圧電セラミックス片くっついて丸い真鍮片で構成した圧電セラミックス素子。それは明らかな圧電効果。
まず、圧電セラミックス片Aの2本のリードを通じてボタンスイッチと関わる信号発生器。は、圧電セラミックス片Bの2本のワイヤとスピーカー（帯ラッパ）の入力端末につながっている。はA、B 2つの圧電セラミックス片黒で目地固定同じ板製の箱に。観察者ボタンスイッチを押すとき、つなぐ信号発生器と圧電セラミックスAの時に、その逆圧電効果、Aから振動し、振動を伝える木箱振動、木箱に伝わって、圧電セラミックスB、圧電効果をB両辺変化を電気信号にさせ、再伝スピーカーラッパ発声ので、同時にこの実験を実演した圧電効果と逆圧電効果。

歴史の応用

変換器06年はキュリー兄弟のバラ（P・Curie）とジャック（J・Curie）が発見した圧電効果（piezo electric補助、注）の一百二十六週年。1880年前にジャックの実験室を発見しました。圧電性。最初に取り組んで、バラ焦电現象（pyroelectriceffect、注2）と結晶対称性の関係を研究し、その後兄弟は発見して、ある種類の結晶では多分圧力が電気的発生。彼らはまたシステムの研究の方向と圧力電界強度間の関係、および予測某類結晶は圧電効果。経彼らの実験で発見して、持って圧電性の材料：せん亜鉛鉱（zincblende）、ナトリウム塩素酸塩（sodiumchlorate）、トルマリン（tourmaline）、石英（quartz）、酒石酸（tartaricacid）、蔗糖（canesuger）、硼酸石（boracite）、異極鉱（calamine）、トパーズ（topaz）やもし歇尔塩（Rochellesalt）。これらの結晶持っている異方性（anisotropic）の構造、等方性（isotropic）材料は生じない圧電性の。
非晶性結晶で側、施設は一外力を結晶変形、は格子に電荷移動による結晶内の局部的不均一電荷分布し、発生する電気変位。電荷の変位はのため結晶内部のすべてのイオンの移動や、から原子軌道上電子分布の変形を起こしてイオン偏分極が原因で、これらの電荷変位現象すべて材料にも存在して、しかし、圧電効果、しなければならないのは材料単位あたり体積が原因で有効に純電気双極トルク変化。できるかどうかがこの変化は、念入りに見る格子構造の対称性を。圧電気現象理論最も早くリップマン（Lippmann）研究の熱力学の原理を発見されているから、同じ年、キュリー兄弟実験を示した理論を確立し、かつ圧電性結晶構造との関係。1894年、フォッケ特（W.Voigt）もっと厳密に設定を結晶構造と圧電性の関係で、彼は発見して32種晶類（クラス）を持ち得圧電効果（32類には対称センターが21種で、うち1種の圧電定数はゼロで、殘りは20種圧電効果）。

圧電ドライブ今日、私達はすべて知っていて、圧トランジスタとして使用することができます音波のジェネレータレシーバも、軍事の上で（例えばソナー）、工業に、工事には幅広い用途。しかし早くキュリー兄弟発見圧電性後の三分の一世紀中、圧電効果は応用の上でほとんどいかなる重視されていない。私はバラもただそれで測定ラジウム元素輻射電荷だけが。着きました第一次世界大戦軍艦を受け、連合軍ドイツ潜水艦の攻撃が有効として大量に、検出潜水艦の方法を探して。から電磁波有効透過海水でない、音波は容易に海で進むため、当時の靑い傑文（P.Langevin）を開発し利用石英圧トランジスタと音波発生器。殘念ながら待っていい結果が、大戦はもう終わりに近いで間に合わないで。石英両面各張っ鋼片させ、振動週波数 50KHz下がって、なかなか電気パルス信号は、経変換器変換音波経由で海底；しばらくの時間を過ぎた後、変換器は海底の受信反射エコーは、往復時間や波の海の中での進む速度を決定し、海底までの距離変換器。この原理同様可測潜水艦の位置。
第一次世界大戦後まもなく、石英変換器が発展して2つの重要な応用。まず、ハーバード大学の皮尔士教授（G.W.Pierce）用水晶制作超音波干渉計は、石英の発生した超音波と図の中で音波反射器が反射エコーを混合して、発生極大値、もしトリマ反射板を進むまたは後退は、別の最大値を獲得し、両極大値の間の距離、つまり反射板2隣極大値の間の移動動距離可検出音波波長。既知の週波数がので、波長の積は週波数と、設定を波はガス媒質中の速度。同時に、いくつかの最大値の間の振幅削減率、求める波はガス中の表減係数。当時はそれで測定音波二酸化炭素の中で音速は、週波数の関係を求め音速の分散関係。この方法で、研究によって、混合ガスと温度より音波の波の速度と減衰率。
1927年、ウッド（R.W.Wood）と鲁密斯（A.L.Loomis）まずは使い高出力の超音波。使用藍傑文型の石英変換器配合高出力の真空管、液体の中で発生が高いエネルギーさせようと、液体の空洞（cavitation）現象。同時に研究高出力の超音波は生物試料の効果。
水中音響（underwatersound）の研究の中で発見して、水晶はよくないの変換器の材料、しかしそれの振動は温度に応じて変わって、いわゆるのは低い温度係数。この週波数温度の高い安定性、制御発振器の週波数、といくつかのフィルタに最も役に立つ。1919年、キャディ（Cady）教授の初めて利用石英と週波数制御、図4は最も初期の結晶制御発振器回路。結晶からは、非常に高いQ値（注3）、発振器の週波数を結晶共振週波数しかも週波数制御、温度変化によるがない。その後、皮尔士と皮尔士-ミラー（Pierce-Miller）は発明から広いに採用された水晶制御発振回路。で第二次世界大戦使用中、約1万個水晶発振器で、戦車との間を戦車や地面と飛行機の間の通信。
水晶の別の重要な応用を得ること高度週波数選択の発振器。水晶は高Q値の圧電チップ、高Q値意味の低い音波エネルギー損（その減衰率と週波数平方に比例する）；高Q値も意味が狭い帯域ため、似合わない声伝達回路使用。ため搬送通信システムの中で使って使用一直列インダクタンス（図5）を獲得してブロードバンド操作。特殊なフィルターの構造図、それによく用いられる有線通信システム、マイクロ波通信システムなど。
二次大戦ソナー音ドラムが使用する材料にはなら歇尔塩で非水晶。もし歇尔塩が高機電結合効率が比較的に不安定で、耐圧高くないで、難しい高すぎる出力次の操作。理論の上で、もし歇尔塩は最初は強誘電性（ferroelectricity）の材料、に沿って晶軸方向は自発分極性（spontaneouspolarization）。図7はX軸に沿ってに測る偏分極量温度の関係。それが二つあるキュリー温度（Curietemperature）、キュリー温度時偏分極量はゼロで、二間温度は最大偏極。記念に若歇尔市生まれの塞格内特（Seignette）博士、この効果とは、塞格内特強誘電効果で、一般の略称は強誘電効果を示すとそれと鉄磁気効果相似性。で強誘電材料で、温度が低いキュリー温度時、材料内部は電気双極（dipole）。ほとんどの水素結合結合の電気双極など、歇尔塩、その双極は規則的に並べ、しかも普通一つキュリー温度、しかしもし歇尔塩は二つあるキュリー温度、この2つの違いは主に水素結合端末マイナスイオンの違う。一般水素結合結晶井戸の電位分布図8（potentialwell）に示すように、2酸素イオンの間水素イオン可しの位置が二人、水素結合電気双極値イコール電荷と2組イオン分け距離差積。なかなか電界を水素イオンによってから別の場所に位置し、電気双極の方向を変える。で高温は、カロリーの騒動を水素イオンに二つの井戸の位置の機会に等しいので、ない自然偏分極存在。温度が低下は、電気をダブル极相2を双極方向に配列走ルール化。キュリーの温度では2電気双極相殺が、キュリー温度を加え小外力がなど大の偏極性。温度以下キュリー温度は自発的に偏極性発生。一般には八の井戸の電位図水素キーの結晶で、その偏極性が増加し、飽和発生まで。しかし、もし歇尔塩は、偏極性に達する極大値をゼロから。その原因可用図8の電位井分布図で説明するので、とても低温の下で、すべての水素イオン完全分布2低能井戸は、自発的に偏極的存在。温度が上昇し、一部の水素イオンを得る熱高い階で活躍できるから。温度も高く、この遷移機会ほど大きく、2電気双極が惹かれ合って発生の低いキュリー温度。図9はもし歇尔塩のX線回折結晶構造。強誘電性効果にはラベル1の酸素分子と10のラベル水の分子水素結合をつくる。に対して水素イオン言葉は、この二つの分子は終点に異なる2つのイオンのため、形成図8通りの2つの異なる名称の電位井戸。
以前なら歇尔塩はずっと唯一知ら強誘電材料、しかし今私達は知っていて、持って強誘電性の材料を超えて百種。強誘電性材料は自発的に偏極的に加え、かつ電界が生誘導偏極性ので、それでこの一般圧電作変換器単結晶石英などのように高い効率と電気結合感度しかし、その安定性は少し遜は圧トランジスタ。徐々に、人々は強誘電陶磁来作変換器。最大且つ人が使うのはチタン酸バリウム（BaTiO3）、それはマサチューセッツ工科大学の冯希＆プアーズ（vonHippel）や赤露科学者伏耳（Vul）やゴーマン（Goldman）はそれぞれの発見。未分極陶磁、域（domain、注5）中の偏極性方向備えない規則性、一面陶磁はひとつの高い誘電率のコンデンサー、それだけの小さな体積が大きい電容量のため、テレビで使用されている。もし120℃以上の気温は高い電圧を加え、域内にはいくつかの電気耦に規則性を並べ、純の偏極的存在、具圧電効果。私たちが印加交流電場方向によって、発生させる縦波（電界平行に厚み方向に）や横波（電界垂直に厚み方向に）。縦波水中で行進することで固体高エネルギーの中で発生。横波は、速度が遅いので、使用に適して制作遅延線。現在最も良い圧電陶磁なら属PZT（lead-zirconate-titanate）。
最近の2つの重要な強誘電材料に使われる制作音波変換器、は高分子フィルム、ポリ双フッ素亜エチレン（polyvinylidenefluoride、略称PVF2やPVDF）は、氧化锂ニオブ（lithiumniobate、LiNbO3）。ポリビニル双フッ素帝国経引張及び四角直流の電圧の後に押し付ける電気的、それは多くの利点：その音響特性インピーダンスと水に近い自然整合インピーダンス、得やすいブロードバンドの操作に非破壊検査、医学診断やソナーとヒドロフォーン（hydrophone）を使って、特にそれはとても高い音波吸収係数、用いて制作被動式のソナー（passivesonar）の水听器配列（hydrophoneassay）は重要性。それ除外、具は柔軟性、またただ高電圧（その崩壊電圧比 PZT高さ約100倍）。氧化锂ニオブ単結晶高機電結合や低い音波減衰係数奮い立たせやすく、高週波表面音波（Rayleighwave）、用いて制作表面音波（surfaceacousticwave、略称ＳＡＷ）コンポーネントの最優秀材料。これらの部品は信号処理システムと通信システムの上で持ってかけがえのない地位。図11は使用氧化锂ニオブ表面波通週波数フィルター。一組でマイナス電圧縞状のきしめん変換器発生表面音波（いわゆるinterdigitaltransducerあるいは単にIDT）、音波の励起中心週波数はマイナス電極間の距離が決まり、その週波数帯域電極の数はと反比例する。図12は別の表面波パルス伸張圧縮フィルタ、それができCHIRPレーダーシステムでは、検索範囲と解像力を高める。
もう一つ重要かつユニークな研究では、いわゆる音響顕微、マイクロ波のコンポーネントに電気を使う跳ね（sputtered）の圧電薄膜音波振動発生で変換器として、いくつかのGHz（1GHz＝109週間/秒）音波その対応波長は約1ミクロン（10-6メートル）。から変換器振動週波数と圧トランジスタの厚さに反比例する、そういう高週波音波入用薄膜圧電材料、例えば酸化亜鉛あるいは硫化カドミウムなど。
時価圧電効果発見の百年、特に参考马逊（W.P.Mason）作本稿を書く、簡介圧電性の歴史および応用。早期圧電効果で止まるだけ学術上の趣味の研究で、今はすでに非常に役立つ効果、それで制様々音電気変換器、その操作スペクトルは100Hzからカバーから数GHz、依頻度によって用途。ソナー、潜水艦、海底通信、電話通信などは低週波（オーディオ、AF帯）信号に最も典型的な応用。いくつかのMHz範囲、その波長範囲でミリに用いられる非破壊検査材料（nondestructivetesting、略称NDT）と医学の診断で、いわゆる超音波イメージング術、全像写真術、コンピュータ支援音波断層撮影術などは、これらの用途での研究。週波数帯域VHF、UHFは使用圧電性が作った表面音波電子部品。例えば遅延線、各種フィルター、旋回器（convolver）、関連器（correlator）などの信号処理モジュール、通信と信号処理に重要な応用。その頻度が高い低いマイクロ波帯まで、その波長範囲で対応ミクロン、用いて制作音響学顕微鏡、その解像力と伝統の光学顕微鏡よさを競うため、その機械波非電磁波独特の性質は、光学顕微鏡で補う応用の上の不足。
注1：いくつかの材料等圧力やラリーは、材料に加えて形に変化のほか（いわゆるひずみ）、これらの材料の格子構造は何らかの非対称性（いわゆるinversionasymmetry）、外形の変形を内部電子分布が局所的ムラ均等による1純の電界分布。逆に、なかなか週期性電圧電界に変化させることができるかは、材料が変形、および対応の応力形の変化に従って、電圧を印加信号の週波数が発生し、週期性弾性波や音波、この効果と呼ばれる圧電効果は、これらの材料と呼ばれる圧電材料。
注2：いくつかの強誘電材料に、その温度が変化した場合にはその自発偏極を引き起こすトルクの変化で、材料の表面を純電荷分布、この効果は焦电効果と呼ばれる。この効果を利用して、検査のお知らせの温度の変化や測定いわゆる熱波（thermalwave）。
注3：発振器Q値（qualityfactor）の定義は各単位週期振動波が損失の出力、時には私たちはＱ＝中心週波数帯域幅/表示。週波数帯域ほどの狭い発振器、Q値も高く、例えば水晶発振器の一例。
注4：介入損失は電子部品、またはコンポーネントの総損量、つまり出力信号入力信号との差額を比べて、普通はデシベル（dB）は。
注5：強磁性材料で、その温度を下回ってキュリーポイント時は、ミクロの観点から、すべての電子の磁気モーメントは完全に同じ方向に配列して、実はさもなくば。実はこの材料内部にたくさんの小地域に、1区域内磁気モーメント規則性が並び、しかし小さい区域と団地のドメイン間の磁気モーメント配列方向は尽きなくて同じで、その結果、全体の磁気モーメント遠く小さくその飽和材料磁気モーメント。これらの小さな領域略称は域や疇、反強磁性材料、強誘電材料反強誘電材料、鉄弾性材料（ferroelastics）、超伝導の材料の中にもも域の存在。

ライター

圧電効果はいくつかの媒体で力の作用の下で発生変形時に、媒体の表面に現れて異種電荷の現象。実験では、このような束縛電荷消費電力作用する力と正比例になって、電力が増え、対応の二面電位差（電圧）も大きい。この魔法の効果は適用され、人々の生産、生活、軍事、科学技術と密接に関係する多くの分野で、実現力――などの機能を電気に変換。例えば用圧電セラミックスは外力に変換電気の特性、生産の圧電なくフリントライター、ガスレンジを起こすスイッチ、砲弾トリガ信管など。また、圧電セラミックスは敏感に応用して、材料をスピーカー、ピックアップなど電気音響機器；用圧電地震計で、人類は感知の細かい振動を監視し、正確に測定する震源方位と強さは、地震を予測することによって、損失を減らし。圧電効果を利用して作った圧電ドライブは精確に制御の機能は、精密機械、マイクロエレクトロニクスと生物工学などの分野の重要部品。言うことができて、圧電セラミックスなどデバイスは広範に応用して科学技術分野でも、まだ「庶民性」は、広範な「喫煙者」にとっては、毎日、圧電セラミックスで起こっている「ゼロ接触」、その存在はない。
今流行の使い捨てライターのかなりの部分はプラスチック、圧電セラミックスデバイスを起こすの。その中の圧電素子を起こす、
圧電気を起こす

持続時間が非常に短く、指針慣性はわりに大きくて、針を体現しない同期電圧の変化を大幅に偏向。
替え数字型多・メーターと、思っていない指針慣性影響は瞬間高電圧を読むことができて、誰の違う、私たちは全然見えない予想の高電圧読取りしか見えないかもしれない、いくつかの低電圧データ変換。分析して、これは、液晶表示応答速度が遅いので、点火電圧パルス持続時間は非常に短く、間に合わない瞬間最高電圧表示しか表示電圧降下（より緩やかな段階）過程の中のいくつかのランダム電圧読取り。
最後に、私たちの搬出実験室の「重ポンド武器」――オシロスコープを、試して。私たちの実験室では最も普通のJ2459型学生スコープ、接続線を2本の普通の帯が魚を挟んで導線。理論的には利用オシロスコープ電子ビーム偏向後をスクリーンに表示されるスポットの移動、電子ビーム慣性極小は「追跡」で点火高圧パルスの変化、実験結果案の定。
オシロスコープを交直流選択スイッチを「DC」…、走査範囲を「10～100kHz」…、XシフトとYのシフトを移す亮線レベルチェックの座標の中央部に、X軸に置。推測できるために検圧電気効果の最高電圧振幅、必ず先に用スクリーン前の格子座標係、電圧を利用して、次の設定を棒でオシロスコープY入力端子の上の2本の導線を一本も乾電池の電圧を加えて1.5Vオシロスコープに置いて、減衰1 Y利得を発見できる最低、さっきの水平亮線の踊り（あるいは下跳ぶ）に2コマぐらい、つまりこの時に2コマ代表1.5V電圧。Y利得不変の情況の下で、更にY減衰を1000（つまり1000分の1）をさえぎって、スクリーンの前にチェックの座標の2格が代表1500Vました。
Y入力端子を上の2本の係のワニを挟んでそれぞれ次の圧電ライター圧電素子の二つの電極に、迅速に押し黒いビニール押え棒を見ることができて、元中央高度なレベルに亮線（下方または）鼓動はリセット。スクリーンの夕日の作用によって、レベル亮線はオシロスコープにでてしまうのは1本の高さは約4コマの亮帯は、そのパルス電圧振幅 3000V以上で。
もしこの電圧パルスの波形観察したい、毎回タクト押え棒と同時に、細心の調節オシロスコープ「スキャン微調整ノブ（走査範囲」を事前に変えて「10～100Hz」速）、私達はスクリーンで見図2に示す波形、その電圧上昇やや急低下が緩く、ピークで、4コマ以上。
オシロスコープの減衰ギアを置く1000速、走査範囲を「10～100Hz」「微調整でき、スキャン」左旋いったい、つまり走査週波数を調節してから、「X利得」と「Xシフト」を回して、X軸走査線に10格、すべての格代表1 / 10×1 / 10s、すなわち0 . 01押し圧電素子の黒いビニール押え棒を見ることができて、圧電気パルス持続の格は、図3に示す通り、すなわち対応0.01sは、つまり、そのパルス持続時間は約0.01s。

圧電結晶

類が面白いの結晶で、あなたはそれを押したり引張時、それの両端が違ってくる電荷。このような効果と呼ばれる圧電効果。発生できる圧電効果の結晶と圧電結晶。水晶（α-石英）は1種の有名な圧電結晶。
もし一定方向に水晶の結晶に切り取って薄切りに圧力をかけて、その薄切りに生じる電荷。もしに反対方向引張この薄切り、そのチップ上にも現れて電荷が逆に、記号。押したり引張力ほど大きく、結晶の電荷もより。もし薄切りの両端に着せる電極し、通で交流電流薄切りし、それは週期性の伸長・短縮、すなわちから振動。この逆圧電効果科学技術の中ですでに広く応用。水晶で作ることができます圧電水晶薄切り、その面積が数平方mm、厚さはわずか0 .数ミリ。舐めんなこの小さなチップ、無線技術では巨大な作用を発揮している。前に述べたように、交流磁界中で、これは薄切りの振動週波数変わらず。この安定不変の振動が無線技術で制御する動作週波数に必要な、あなたの家の中のカラーテレビなど多くの電気設備の中ですべて役に立つ圧電チップ制作のフィルタを保証するために、画像や音声の解像度。あなたの腕石英電子時計の中であるコア部品と水晶振動子。このキーコンポーネント保証クォーツ他より機械表より高い時正確度。
入った圧電結晶素子の機器を技術者研究蒸気機関、内燃機関及び各種化学設備に圧力変化が現実になる。利用圧電結晶も測定パイプの中で流体の圧力、大砲で打ち上げ砲弾に爆弾が爆発する圧力や圧力などの瞬間に。
圧電結晶は広範に応用して音の再現、記録と伝送。インストールマイク上の圧電チップを声転換の振動電流変化。音波に圧電スライスが、薄切り両端電極に生じる電荷につれて、その大きさと符号声の変化。この圧電チップに電荷の変化で、電子装置に無線電波に遠い場所。これらの無線電波を受信ラジオ所を安置するラジオラッパの圧電結晶薄切りの振動、また声が空になる。というべきか、マイクの圧電チップが「聞こえる」の声で、スピーカーの上の圧電結晶スライスは「話す」や「歌」。

圧電高分子

piezoelectric polymer
圧電気現象は、使用する力作材料、材料表面誘導電荷の過程で発生、一般的にこのプロセスは可逆の材料にされ、すなわち電気パラメータ作用、材料も生じる変形が。木材のセルロース、腱コラーゲンや各種ポリアミノ酸すべて共通の高分子圧電性材料が、その圧電率低すぎず、使用価値。で有機高分子材料ポリフッ化ビニリデンなどで類化合物に強い圧電気の性質。圧電率の大きさによって、分子の中で含む双極子配列方向が一緻するかどうか。含む大きい以外は双極モーメントのC-Fキーのポリフッ化ビニリデン化合物のほか、多く含まれ他の強い極性結合のポリマ-の表れと圧電気特性。例えば亜ビニル二シアンと酢酸ビニル、イソブテン、メタクリル酸メチル、安息香酸ビニルなどの共重合体は、表現の強い圧電気特性。しかも高温安定性の良い。主な材料を使用できるとして、例えば音響素子と制御変位素子の調製。前者は比較的によくある例は超音波診断のプローブ、ソナー、イヤホン、マイク、電話、血圧計などの装置の部品交換できる。二枚圧電薄膜フィット一緒に加え、それぞれ反対の電圧フィルムは、発生曲げて構成変位制御素子。この原理を利用しにくい光学繊維整合部品、自動開閉のカーテン、プレーヤーとレコーダー向けの件。

圧電セラミックス

圧電セラミックスは機能セラミック中応用は非常に広いの一種。日常生活の中で多くの人が使う「電子ライター」とガスコンロでの電子点火装置は、圧電セラミックスの一種の応用。点火装置は利用圧電セラミックスの圧電気特性、その上に施設の全容を発生させる、十数kVの高電圧を生み出す火花放電に達し、点火の目的。
圧電セラミックスは実は1種の経過分極処理のある、圧電効果の強誘電セラミック。それは1946年の人が自分のことを明らかにした。チタン酸バリウムセラミック強誘電性が後から生まれる：似ている十年後、贾菲（Jaffe）などが発見されたPbTi03-PbZrO2係（いわゆるPZT係）やその後のmPZT発見を基の三元係圧電セラミックスとニオブ酸塩係圧電セラミックス。圧電気の陶磁器の性能と応用性が極めて高められ。特に三元係圧電セラミックスの現れて、圧電セラミックスを必ず結合係数、温度特性の方面を大幅に余裕をもって、多種の電子計器の要求を満たすことができて、それによって圧電セラミックスの応用範囲は大幅に増加した。例えばセラミックフィルターと陶磁器の弁別器、電気音響変換器、水中音響変換器表、音の波素子、電光の部品、赤外検出機器や圧電こまなどは、圧電セラミックスで現代な電子技術中の応用。
圧電セラミックスとは何ですか？実はそれは一を機械と電気が互いに変換機能のセラミック素材。いわゆる圧電効果とは何か媒質ストレスを受けて機械に、たとえこの圧力のようにのような小さな小さな音波振動、が生じる圧縮や伸びなどの形に変化を起こし媒質の表面は帯電して、これは正圧電効果。逆に、電界を激励、媒体を生む機械変形と逆圧電効果。
1880年フランス人キュリー兄弟を発見した圧電効果」。1942年、最初の圧電セラミックス材料―― チタン酸バリウム前後してアメリカと、前ソビエト連邦日本製。1947年、チタン酸バリウムピックアップ ――第一個の圧電セラミック部品が誕生しました。50年代の初め、また一種の性能が大幅に上回るチタン酸バリウム圧電セラミック材料--ジルコニウムチタン酸鉛開発に成功。それから、圧電セラミックスの発展は新たな段階に入る。60年代から70年代、圧電セラミックスを絶えず改善し、完璧を走。もし多元素で改善のジルコニウムチタン酸鉛二元係圧電セラミックス、チタン酸ジルコン酸鉛ベースの三元係、四元圧電セラミックスも生まれ。これらの材料の性能に優れて、製造簡単で、低コスト、幅広い応用。
圧電セラミックスは外力を利用して電力に変換の特性、製造圧電着火器、移動X電源、砲弾点火装置。2つの直径の3ミリ、高さ５ミリの圧電セラミックス柱に普通のフリント、1種は連続して何万回の電子ライターガスを起こす。用圧電セラミックスを電気エネルギーに変換する超音波振動を使用することができ、水中魚群の位置や形状は、金属を非破壊検査、超音波洗浄、超音波医療、各種の超音波カッターをつくることができて、溶接装置やアイロン、プラスチックも金属加工。
圧電セラミックス対外力の敏感させることも感じて十数メートルの外に施す羽ばたく空気の騒動を、極めて微弱な機械振動を電気信号に変換。利用圧電セラミックスの特性にも応用可能ソナーシステム、気象探査、遠隔測定環境保護、家電製品などの面で。
今圧電セラミックスは科学者への応用の国防建設、科学研究、工業生産やと人々の生活と密接に関係する多くの分野では、情報化時代になるの万能。
航空宇宙産業の分野で、圧電セラミックス制作の圧電こま、宇宙飛行の宇宙船、人工衛星の「舵」。「舵」に、宇宙船や人工衛星が、保証できるその既定の方位と航。伝統的な機械こま、寿命が短く、精度が悪い、感度も低いので、うまく運ぶと衛星システムの要件を満たす。小さくて精巧な圧電こまで感度が高いし、信頼性がいい。
潜入深海の潜水艦に入った水で、人称偵察兵の音響システム。それは水の下でのナビゲーション、通信、偵察敵艦、清掃布機雷敵に不可欠な設備であり、開発海洋資源有力ツールは、それは、探査海底魚群探知地形など。このソナーシステムでは、ペアの明るい「目」――圧電セラミックス水中音響変換器。ときに水中音響変換器打ち上げの声信号に目標と反射信号発生後、この反射信号別の受信型水音変換器に接収され、そこで、発見した目標。現在、圧電セラミックスの制作水中音響変換器最高の材料の一つ。
医学上医は、圧電セラミックスプローブを人体部位の検査、超音波電気後出し、人体人体の組織に会った後に発生するエコー、そしてこのエコーを受信して下りてきて、スクリーンに表示され、医師が人体内部の状況を理解することができる。
工業用に、地質探査機の中に圧電セラミックス素子て、それで判断することができます地層の地質状況を突き止めて地下鉱物。またテレビの中の変圧器を電圧陶磁器変圧器、それの体積は小さく、軽量化、効率は60～80％、耐え3万ボルトの高圧、電圧安定を維持して、完全に解消したテレビの画像がぼやけて変形の欠陥。今のテレビは海外生産を採用した圧電セラミックス変圧器。一匹の15インチのブラウン管を使って、75 mm長の圧電セラミックス変圧器がいい。こんなのでテレビ体積小さくなって、重量を軽減する。
圧電セラミックスも広範に日常生活の中で。用の2つの直径3ミリ、高さ５ミリの圧電セラミックス柱に取って代わって普通のフリントガスライター製の電子、何万回連続起こす。同じ原理を利用した電子チャッカマンは点火ガスコンロ素敵な用具。もう一つ用圧電セラミック部品とした児童玩具、たとえばおもちゃ子犬のお腹にインストール圧電セラミックス制作のブザー、玩具を迫真で面白い声。
ハイテク技術の発展につれて、圧電セラミックスの応用はきっとますます広がる。使用のハイテク分野は、それをより多くの人々が日常生活の中で目を務、人々の創造の更にすばらしい生活。

応用

あなたはそっとボタンを押すと、ガスレンジたちどころに燃えて靑い炎、あなたは意識していた何を与えるこの便利ですか？一枚で陶磁器を迎えそうに導線と電流計は、手で上を押すと、電流の時計の針に発生する電流振り――が、ひょっとしてまったくばかげている。実は、これは圧電セラミックスが、1種は機械と電気が互いに変換機能のセラミック素材。圧電セラミックスはどういう材料ですか？これは1種の材料は圧電効果。いわゆる圧電効果とは、いくつかの媒体で力の作用で、発生変形媒質の表面を帯電して、これは正圧電効果。逆に、電界を激励、媒体を生む機械と変形、逆圧電効果。この奇妙な効果が科学者の応用と人々の生活と密接に関係する多くの分野を実現エネルギー変換、センシング、駆動、週波数制御などの機能。
電子ライターに圧電セラミックス制作のフリント、起こす回数は１００万回以上。
圧電セラミックスは敏感な特性は、極めて微弱な機械振動を電気信号に変換、使えるソナーシステム、気象探査、環境保護、家電製品などの遠隔測定。地震は壊滅的な被害をもたらし、しかも震源は地殻の奥に、以前の予測は難しい、人類を手詰まりに恥ずかしい状況に陥った。
圧電セラミックスで電界作用の下で発生の形の変数はとても小さくて、最多を超えない自分サイズの千万分の1、なめるささやかの変化に基づいて、この原理仕立ての精確に制御機構－－圧電ドライブ、精密機器や機械の制御、マイクロエレクトロニクス技術、バイオなどの分野では大福音。
共振器、フィルターなどの週波数制御装置は、通信機器の性能の重要な部品を決め、圧電セラミックスはこの面で明らかに優位性を持つ。それは週波数安定性がよく、精度及び適用週波数範囲広く、小型、吸わない潮、長寿命、特に多重通信機器に干渉抵抗性を高めることができて、従来の電磁設備かなわないに直面していないで代替の運命。
私たちを見れば新しい自転車ダンパーコントローラ、普通のダンパー有り難い平穏な効果は、このACXダンパーコントローラーを使用することによって、圧電材料を提供して、初の連続可変手ブレ補正機能。一つのセンサーは毎秒の５０回の速度モニタリング衝撃ピストン運動、もしピストン急速な動きは、一般によって走って地面による高速衝撃不平、その最大の手ブレ補正機能が起動します；もしピストン運動が遅いので、路面は平坦で、弱いだけの手ブレ補正機能を。
言うことができて、圧電セラミックスは新しい材料はすこぶる庶民性。それにハイテクが、更に多くのは生活の中で人々の目を務、美しい生活を作るため。

応用の現状

圧電効果の原理はもし、圧電材料に圧力をかけて、それに生まれてしまう電位差（と呼ばれる正圧電効果）、逆に電圧は、発生機械応力と呼ばれる逆圧電効果）。もし圧力は1種の高週波振動の発生のはは高週波電流。高週波信号を加え圧電セラミックスで時には、高週波信号発生音（機械振動）、これは私たちが普段の超音波信号。つまり、圧電セラミックスは機械的エネルギーと電気の切り替えと逆変換機能で、この相互対応の関係は確かに非常に面白い。
圧電材料、機械変形発生電界、電界作用が発生機械変形、その固有の機-電気結合効果で圧電材料工程で広く応用。例えば、圧電材料に使われた制作知能構造で、このような構造、自己積載能力のほかに、自己診断性、適応性や自習復性などの機能は、未来の航空機の設計の中で重要な地位を占めて。
圧電材料の応用の領域に大別できる両の大きい種類：つまり振運動エネルギーと超音波振動エネルギー-電気エネルギー変換器応用を含む電気音響変換器、水音変換器と超音波変換器など、その他のセンサとドライブ応用。
1、変換器
変換器は機械振動から一転電信号あるいは電界駆動下で生む機械振動の部品
圧電ポリマ-の電子ボーカルのデバイスを利用したポリマ-の横圧電効果で、変換器を利用した設計はポリマ-の圧電双チップまたは圧電単一ウエハ外で電界駆動下の曲げ振動、上記の原理を利用して生産部品などの電子ボーカルマイク、ステレオヘッドホンと高い週波数スピーカー。現在、圧電ポリマ-の電子ボーカルのデバイスの研究は主に利用圧電ポリマ-の特徴は、他の現行技術開発を実現しにくい、しかも特殊電気音響機能の部品、例えばアンチノイズ電話、ブロードバンドの超音波信号発射システムなど。
圧電ポリマー水音変換器研究初期は軍事応用などを狙って、水中探査用大面積のセンサーアレイと監視システムなど、その後応用の領域にまで広げて地球物理探査、音波試験装置などの面で。特定の要求を満足して開発の各種の原型水音デバイスを採用した、違うタイプの形状や圧電ポリマー素材などに薄切り、薄板、成層、円筒と同軸線などを十分に発揮する圧電ポリマ-の高弾性、低密度を、簡単に調製大和小さな違い断面の部品、そして音響インピーダンス水と同じ数級などの特徴があり、最後の特徴によって、圧電ポリマー調製水听器配置し試験音場の中で、感知音場内の音圧をしないで、その自身の存在を測られる音場をかき乱す。そしてポリマ-の高弾性は聞いて小さく水部品内の過渡振動、さらに強化圧電ポリマ-の性能水听器。
圧電ポリマ-で変換器生物の醫学センサーの分野、特に超音波イメージングで獲得した最も成功したアプリケーション、PVDF薄膜優異な柔軟性成形性とさせ、多くの制品に応用しやすいセンサー。
2、圧電ドライブ
圧電ドライブ利用逆圧電効果は、電気機械や機械運動が一転、ポリマ-ドライブ主にポリマ-双チップベースとして、横縦効果を利用して含む効果と2種類の方式に基づいて、ポリマ-の双チップの発展のドライブ応用研究バッグくくる表示デバイス制御、マイクロ変位発生システムなど。これらの創造性を想定して実際に応用するには、大量の研究を行う。電子線照射P（VDF-TrFE）共重合材料を備えて発生大伸縮応変の能力によって、開発に有利な条件を創造した新型ポリマードライブ。は潜在国防応用見通しを、利用照射改性コポリマー調製全高分子材料音発射装置の研究は、アメリカ軍の強力な支援システムの中に。それ以外に、利用照射改性共重合体の優れた特性、研究開発し超音波医学、制動騒音などの分野にも応用するには、大量の探索。
3、センサーの上の応用
圧電式圧力センサ
圧電式圧力センサを活用する圧電材料が持つ圧電効果を使った。圧電式圧力センサーの基本的な構造は右図のように。圧電材料のため電荷量一定のので、接続時の注意を避けるために、漏電。
圧電式圧力センサーの利点に自生する信号出力信号の大きい、高い週波数応答、体積は小さくて、構造がしっかり。その欠点を使用することでの運動量測定。特殊ケーブルが、突然振動や大きな圧力に、自己回復が遅い。
圧電式加速度センサ
圧電素子は2枚の圧電チップ構成。圧電チップで2つの表面の上でめっきが電極を引き出すリード。圧電チップ上で放置品質ブロック、品質、一般的に比較的大きな塊金属タングステン合金制や高比重。そしてでハードスプリングやボルト、ナットは品質に対してブロックプリロード蓮、全体のコンポーネントを入れると、元の土台の金属筐体に。のために隔離試作品のいかなるひずみ転送の圧電素子て偽信号出力を防ぐため、普通は土台をしたり剛度大きな材料の製造、ハウジングと土台の重量そろそろ重量の半分を占めるセンサー。
測定時には、センサ土台と試験件剛性固定一緒に。センサーが受動力作用により、土台や品質のブロック剛度かなり、品質の塊の品質は比較的小さく、品質の慣性が小さいとブロック。だから品質ブロック経を受けて土台同じ運動を受けと加速度方向の相反する慣性力作用。このように、品質が比例はブロック加速度歪力で圧電チップに。圧電チップでは圧電効果なので、その二つの面が交番電荷（電圧なる加速度週波数下回っセンサーの固有週波数の時に、センサー出力電圧作用する力と比例し、つまりと試験件の加速度に比例し、出力消費電力はセンサー出力端子入力して引き出し、前置増幅器の後で普通の測量機器測る試験件の加速度;もしアンプ盛り込んで適切な積分回路、テスト件の振動スピードや変位。
4、ロボットに眠りの中の応用（超音波センサ）
ロボットに近い覚センサ取り付け主な目的は次の3つの：一、接触対象物体を前に、必要な情報を獲得し、次の運動の準備をして、その二、検出機器人手や足の運動の空間の中にバリアフリー。発見された場合は直ちに措置をとる障害、きっと、衝突を避け、③取得対象物体表面形状の大体の情報。
超音波は人間の耳に聞こえない1種の機械波、週波数が20KHZ以上。人の耳が聞こえてくる音、振動週波数範囲は20HZ－20000HZ。超音波で短い波長、回折小さいが、音波になる放射線配向伝播し、ロボット超音波センサーを採用した目的はプローブが使用週囲の物体の存在と物体距離測定。一般プローブが使用週囲の環境に大きな物体、測定できない距離が30 mmの物体。
超音波センサーは超音波ランチャー、超音波受信器、タイミング回路と制御回路の4つの主要な部分。それは仕事の原理は大体こんな：まず、超音波エミッターに測られる物体方向発射パルス式の超音波。ランチャーを後にすぐ自分で一連の超音波閉鎖、停止発射。超音波検査エコー信号を受信機の開始と同時に、タイミング回路もカウントダウン。超音波物体が出会った後、反射され。超音波アクセプタエコー信号まで届いた後、タイミング回路をカウントダウン。このタイミング回路が記録した時間は、発射から超音波から受け取った回音波信号の伝播時間。伝播時間値を利用し、換算され測物体の間の距離まで超音波センサー。この換算の公式はとても簡単で、すなわち音波伝搬時間の半分と音波媒質の中で伝播速度の積。超音波センサ全体の仕事の過程は制御回路の制御下での順序。
圧電材料上記用途のほかに網かなり広く応用。例えば弁別器、圧電震荡器、変圧器、フィルターなど。
いくつか紹介進行中の圧電セラミックス材料といくつかの新たな応用。
1、細粒圧電セラミックス
従来の圧電セラミックスは、数ミクロンから数十ミクロンの多種類の多結晶粒の構成材料、サイズは満足できない。減小粒径～サブミクロンレベルを改善することができて、材料の加工性、基片に薄く、向上アレイ週波数を変換器アレイの損失を高め、部品の機械的強度多層部品ごとに、縮小層の厚さは、それによって駆動電圧を下げ、積層変圧器、ブレーキは有益な。減小粒径のほど多くの利益を持ってきましたが、同時にも圧電効果の影響を下げる。この影響を克服するために、人々を変更していた伝統の技術を混ぜ、細い粒圧電セラミックス圧電効果増加と粗粒圧電セラミックスはかなりのレベル。現在制作細粒材料コストのは普通の陶磁器の競争。近年は細い粒圧電セラミックスをカット研削研究を作ったのは、いくつかの高週波変換器、マイクロブレーキや薄型ブザー（セラミック20-30um厚）を証明していた細粒圧電セラミックスの優越性。ナノ技術の発展につれて、細い粒圧電セラミックス材料研究と応用開発は最近のホットスポット。
2、PbTiO3係圧電材料
PbTiO3係圧電セラミックス具最適制作高週波高温圧電セラミックス素子。が存在するPbTiO3セラミック焼成にくく、分極にくく、制作大型製品の難しい問題は、人々は改性の方面で大量の仕事を改善し、その焼結性。結晶成長を抑制し、その結果、各セル細かい異方性のPbTiO3改性材料。ここ数年、改良PbTiO3材料報道が多く、金属探傷は、高週波デバイスで広く応用。現在この材料の発展と応用開発依然としてたくさんの圧電セラミックス者の関心の課題。
3、圧電セラミックス-高分子複合材料
無機圧電セラミックスと有機高分子構成の圧電樹脂複合材料、兼ね備え無機と有機圧電材料の性能を生むことができます二相もない特性。このため、必要に応じて、総合二相材料の長所、制作良い性能の変換器やセンサー。それの受信感度が高い、普通より圧電セラミックスに適して水中音響変換器。その他の超音波変換器やセンサーで、圧電複合材料も大きく優位。国内の学者はこの分野でも興味が、大量のプロセス研究し、複合材料の構造や性能したいくつかの良い基礎研究の仕事に取り組んで、現在圧電気複合材料製品の開発。

画像を添付してください説明4、圧電性特異の多元単結晶圧電体
伝統的な圧電セラミックスの比較的にその他のタイプの圧電材料圧電効果があって、それによって広く応用。しかし大べきしながら、ハイエナ-ジの交換が材料、伝統的な圧電セラミックスの圧電効果は要求を満たすことができない。そこで近年来、人々の研究のために、もっと優れて圧電性の新圧電材料、大量の仕事をした、現在すでに発見して開発したPb（A 1 / 3B2 / 3）PbTiO3単結晶（A＝Zn2 +、Mg2 +）。この類単結晶のd33は最高で2600pc / N（圧電セラミックスd33最大850pc / N）、k33可ガンダム0.95（圧電セラミックスK33最大0 . 8％）、そのひずみ」より1 . 7％、ほとんど圧電セラミックスひずみ高数級。蓄圧密度ガンダム130J / kg、圧電セラミックス蓄圧密度は10J / kg以内。鉄電圧電気学者たちとこういう材料の出現は圧電材料の発展はまた一回飛躍。今アメリカ、日本、ロシアと中国を開始してこれらの材料の生産プロセス研究、それの量産の成功は必ず圧電材料の応用の急激な発展。
近年は合成方法を開発して多くは圧電効果と逆圧電効果のポリマ-の材料をこれらの材料の冠を「人工筋肉」。世界各国の研究者たちが呼びかけた挑戦：誰が最初に人工筋肉ロボットアームを作って、しかもないと人の腕に腕相撲試合に勝つ。

発電機

Ａ）アルミナ基板上の生長の酸化亜鉛ナノワイヤの走査電子顕微鏡画像。
（B）導電性原子力顕微鏡針の先作用の下で、ナノ線利用圧電効果発電の見取り図。
（C）時の原子力顕微鏡プローブ掃引ナノワイヤー配列時、圧電電荷釈放の三次元電圧/電流信号図。

圧電効果の発見

1880年ピエール・キュリーとジャック・キュリー兄弟発見トルマリンは圧電効果。1881年、彼らは実験を通じて検証した逆圧電効果、まとめた正逆圧電定数。1984年には、ドイツ物理学ワード馬家・沃伊特（ドイツ語：Woldemar Voigt）、推論は無対称センターの20中点群の結晶がある可能性が圧電効果。

圧電材料

圧電材料圧電効果は、格子内原子間特殊排列方式によって、材料の応力場電界結合の効果。食材の種類に分けられ、圧電材料圧電気単結晶、圧電多結晶（圧電セラミックス）、圧電ポリマ-と圧電気複合材料の4種類。特定の材料の形態は、分けて圧電体材料と圧電膜の両の大きい種類。

ポリマー

早く1940年、ソビエト連邦発見だった木材は圧電性。その後、相次いでラミー、糸竹、動物の骨、皮膚、血管などの組織の中で発見した圧電性。1960年に発見された人工合成の高分子ポリマー圧電性。1969年に発見された電気分極後のポリビニリデンフルオライド強力な圧電性。強い圧電性の材料はPVDF及びコポリマー、ポリフッ化エチレン、塩ビ、ポリエチレン-γ-メチル- L -グルタミン酸エステルとナイロン- 11など。

複合材料

圧電気複合材料は2種類あってあるいは多種の材料を複合した圧電材料。ありふれた圧電複合材料を圧電セラミックスとポリマ-の（たとえばポリフッ化ビニリデン活エポキシ樹脂）の双方の複合材料。この複合材料を圧電セラミックスとポリマ-の長所、優れた性能を持つ柔軟性や加工、低密度、やすい空気、水、生物組織実現声インピーダンス整合。また、圧電複合材料が持つ特性の高い圧電定数。圧電気複合材料医療、センシング、測量などの分野で幅広い応用。