功能材料課件：壓電陶瓷

1、7-1 壓電陶瓷7-2 透明電光陶瓷第七章(2) 壓電陶瓷7-1-1 壓電材料概述7-1-2 壓電陶瓷的主要參數(shù)7-1-3 鉛基壓電陶瓷7-1-4 無鉛壓電陶瓷 7-1 壓電陶瓷重點掌握的幾個概念： 壓電效應(yīng) 預(yù)極化 準同型相界 軟性取代 硬性取代 7-1 壓電陶瓷7-1-1 壓電材料概述正壓電效應(yīng)：在沒有對稱中心的晶體上施加機械作用時，發(fā)生與機械應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，同時在晶體的兩端面出現(xiàn)正負電荷。逆壓電效應(yīng)：當在晶體上施加電場時，則產(chǎn)生與電場強度成比例的變形或機械應(yīng)力。 正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。晶體的這種性質(zhì)稱為晶體的壓電性。 7-1 壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料。壓電材料

2、能實現(xiàn)機電能量的相互轉(zhuǎn)換。 7-1 壓電陶瓷壓電效應(yīng)的可逆性 7-1 壓電陶瓷 在自然界中大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，但壓電效應(yīng)十分微弱。隨著對材料的深入研究，發(fā)現(xiàn)石英晶體、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等材料是性能優(yōu)良的壓電材料。 7-1 壓電陶瓷石英晶體化學式為SiO2，是單晶體結(jié)構(gòu)。圖（a）表示了天然結(jié)構(gòu)的石英晶體外形，它是一個正六面體。石英晶體各個方向的特性是不同的。其中縱向軸z稱為光軸，經(jīng)過六面體棱線并垂直于光軸的x稱為電軸，與x和z軸同時垂直的軸y稱為機械軸。通常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”，而把沿機械軸y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。而沿

3、光軸z方向的力作用時不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。 7-1 壓電陶瓷(a) 晶體外形； (b) 切割方向； (c) 晶片 7-1 壓電陶瓷石英晶體壓電模型(a) 不受力時； (b) x軸方向受力； (c) y軸方向受力 （b）無外力時1000晶面 (c)x軸受壓時1000晶面 (d) y軸受壓時1000晶面圖 石英晶體的壓電效應(yīng)示意圖 當外力F=0時，壓電陶瓷表面存在一層表面電荷，其大小與壓電陶瓷的束縛電荷相等，符號與束縛電荷相反，因而晶體對外不顯示電性。 7-1 壓電陶瓷 在外力F的作用下，壓電陶瓷產(chǎn)生形變，晶體的極化強度發(fā)生變化，因而表面束縛電荷變化，晶體對外顯示電性壓電效應(yīng)。 在壓電陶瓷上加上電場，設(shè)

4、電場方向與極化方向相同，則晶體的極化加強，晶體沿極化方向伸長，產(chǎn)生了形變逆壓電效應(yīng)。若加上反向場強，則晶體沿極化方向縮短；若加上交變電場，則晶體產(chǎn)生振動。晶體具有壓電性的必要條件是晶體不具有對稱中心。所有鐵電單晶都具有壓電效應(yīng)。對于鐵電陶瓷來說，雖然各晶粒都有較強的壓電效應(yīng)，但由于晶粒和電疇分布無一定規(guī)則，各方向幾率相同，使P =0，因而不顯示壓電效應(yīng)，故必須經(jīng)過人工預(yù)極化處理，使P 0，才能對外顯示壓電效應(yīng)。 陶瓷的壓電效應(yīng)來源于材料本身的鐵電性，所有壓電陶瓷也應(yīng)是鐵電陶瓷。 7-1 壓電陶瓷陶瓷的預(yù)極化示意圖 7-1 壓電陶瓷(a) 極化前電致伸長(b) 預(yù)極化后E剩余伸長(c) 預(yù)極化后

5、撤出外場壓電材料分類：壓電單晶壓電陶瓷壓電聚合物壓電復(fù)合材料 7-1 壓電陶瓷應(yīng)用舉例：水聲技術(shù)：水聲換能器超聲技術(shù)：超聲清洗、超聲乳化、超聲分散高電壓發(fā)生裝置：壓電點火器、引燃引爆、壓電變壓器電聲設(shè)備：麥克風、揚聲器、壓電耳機傳感器：壓電地震儀壓電驅(qū)動器。 7-1 壓電陶瓷壓電陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)：1. 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)2. 鎢青銅型結(jié)構(gòu)3. 鈮酸鋰型結(jié)構(gòu)4. 鉍層狀結(jié)構(gòu) 7-1 壓電陶瓷1. 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABO3：A：1,2,3Na，K，Ba2+，La3+B：5,4,3Nb5+,Ti4+，F(xiàn)e3+ 7-1 壓電陶瓷2. 鎢青銅型結(jié)構(gòu) BO6氧八面體以頂角相連構(gòu)成骨架。 B離子為Nb、Ta、W等。 BO6

6、骨架間存在三種空隙：A1（較大）、A2（最大）、C（最?。?氧八面體中心因所處位置的對稱性不同可能為B1和B2 填滿型與非填滿型。鎢青銅結(jié)構(gòu)在（001)面上的投影 7-1 壓電陶瓷3. 鈮酸鋰型結(jié)構(gòu)順電相鐵電相 7-1 壓電陶瓷 氧八面體以共面形式重疊 Li位于氧八面體的公共面 Nb位于氧八面體中心 極化時，Li,Nb偏離中心位置，沿c軸出現(xiàn)電偶極矩4. 鉍層狀結(jié)構(gòu)Bi4Ti3O12 7-1 壓電陶瓷7-1-2 壓電陶瓷的主要參數(shù) 作為介電材料，可用介電系數(shù)，介電損耗tg，絕緣電阻率和抗電強度Eb等表征。 作為壓電材料，還必須補充一些參數(shù)： 壓電系數(shù)d、g 機電耦合系數(shù)k 機械品質(zhì)因素Q 頻率

7、系數(shù)N 7-1 壓電陶瓷 壓電系數(shù)d ：單位機械應(yīng)力T所產(chǎn)生的極化強度P （C/N） 或：單位電場強度V/x所產(chǎn)生的應(yīng)變x/x （m/V） 常用的為橫向壓電系數(shù)d31和縱向壓電系數(shù)d33（腳標第一位數(shù)字表示壓電陶瓷的極化方向；第二位數(shù)字表示機械振動方向）。四方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)有三個獨立的壓電系數(shù)d31 、d33和 d15 。反映應(yīng)力（應(yīng)變）和電場（電位移）間的關(guān)系 7-1 壓電陶瓷 壓電電壓系數(shù)g：單位應(yīng)力T所產(chǎn)生的電場強度E；或單位電荷所產(chǎn)生的形變。 （Vm/N）d和g實質(zhì)上是相同的，只是在不同的角度反映了材料的壓電性能，d用得較為普遍，g常用于接收型換能器、拾音器，高壓發(fā)生器等場合。 7-1 壓

8、電陶瓷 機電耦合系數(shù)k 或 Kp是壓電材料進行機械能-電能轉(zhuǎn)換的能力反映。它與材料的壓電系數(shù)、和彈性常數(shù)等有關(guān)，是一個比較綜合的參數(shù)。 機電耦合系數(shù)反映了機械能和電能之間的轉(zhuǎn)換效率，由于轉(zhuǎn)換不可能完全，總有一部分能量以熱能、聲波等形式損失或向周圍介質(zhì)傳播，因而K總是小于1的。 7-1 壓電陶瓷 不同材料的k值不同；同種材料由于振動方式不同，k值也不同。 常用的有橫向機電耦合系數(shù)k31、縱向機電耦合系數(shù)k33 、以及沿圓片的半徑方向振動的平面機電耦合系數(shù)kp（或稱徑向機電耦合系數(shù)kr）。 7-1 壓電陶瓷 7-1 壓電陶瓷Z極化方向振動方向柱狀振子K33（縱向機電耦合系數(shù)）Z振動方向Y條狀振子K

9、31（橫向耦機電合系數(shù)）X極化方向Z極化方向圓片振子Kp（平面機電耦合系數(shù)）Kr（徑向機電耦合系數(shù)） 機械品質(zhì)因素Qm 7-1 壓電陶瓷 逆壓電效應(yīng)使壓電材料產(chǎn)生形變，形變又會產(chǎn)生電信號，如果壓電元件上加上交流信號，當交流電信號的頻率與元件（振子）的固有振動頻率fT相等時，便產(chǎn)生諧振。振動時晶格形變產(chǎn)生內(nèi)摩擦，而損耗一部分能量（轉(zhuǎn)換成熱能）。為了反映諧振時的這種損耗程度而引入Qm這個參數(shù)，Qm越高，能量的損耗就越小。Qm 的大小以與相應(yīng)的諧振方式有關(guān)，無特別說明時表示平面（或徑向）振動的機械品質(zhì)因素。 在濾波器、諧振換能器、壓電音叉等諧振子中，要求高的Qm值。 7-1 壓電陶瓷 頻率系數(shù)N ：

10、壓電振子的諧振頻率f0與振動方向上線度的乘積。只與材料性質(zhì)相關(guān)，而與尺寸因素無關(guān)。 7-1 壓電陶瓷 鐵電單晶固然具有較高的壓電效應(yīng)，但單晶工藝復(fù)雜，不易加工成各種形狀，因而不易大量生產(chǎn)，成本也很高。 鐵電陶瓷則易加工生產(chǎn)，成本低，且能根據(jù)不同的用途對性能的要求采用摻雜改性。缺點：存在粒界，氣孔及其它缺陷，均勻性及機械強度不夠理想，電損耗較大，妨礙了壓電陶瓷在高頻率中的使用。 7-1 壓電陶瓷7-1-3 鉛基壓電陶瓷1. 單元系2. 二元系3. 三元系 7-1 壓電陶瓷單元系PbTiO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電體，Tc高，490。各向異性大（c/a1.063），晶界能高，難以制備致密、機械強度高的陶瓷。

11、矯頑場強較大，預(yù)極化困難。提高極化溫度有利于極化，但抗電強度下降，易擊穿。摻入少量稀土、NiO、MnO2等，可促進燒結(jié)。晶粒大小與機電耦合系數(shù)k有關(guān)。 7-1 壓電陶瓷BaTiO3系與PbTiO3系壓電陶瓷 自從19421943年之間美、日、蘇聯(lián)學者各自獨立發(fā)現(xiàn)BaTiO3 中存在異常的介電現(xiàn)象，1947年又發(fā)現(xiàn)預(yù)極化后的BaTiO3陶瓷的壓電性能，并制成壓電元件用于拾音器、換能器； 二戰(zhàn)期間， BaTiO3成功用于水聲及電聲換能器、通訊濾波器上，在很長的一段時間內(nèi)，BaTiO3陶瓷是主要的壓電陶瓷材料，但目前其作用范圍在不斷縮小。 7-1 壓電陶瓷BaTiO3陶瓷 PbTiO3陶瓷 工作溫區(qū)

12、窄（Tc=120） 工作溫區(qū)寬（Tc=490） 易極化 難極化 熱穩(wěn)定性差 熱穩(wěn)定性好 =1900 =190 Kp =0.354 Kp =0.095 d33=191(10-12庫/牛) d33=56(10-12庫/牛) g33=11.4(10-3伏米/牛) g33=33(10-3伏米/牛) 工藝性好 工藝性差（粉化，PbO易揮發(fā)） 7-1 壓電陶瓷 比較可知，BaTiO3壓電性好，工藝性好，但致命弱點是工作溫區(qū)窄（0120），且在工作溫區(qū)內(nèi)各壓電性能隨溫度變化很大，圖5-1（P115）。因此相比之下，PbTiO3的工作溫度區(qū)寬，性能更穩(wěn)定。 另外，PbTiO3陶瓷的介電系數(shù)小，熱釋電系數(shù)大，接

13、近于60C/cm2K，居里點高，抗輻射性能好，還是一種相當理想的熱釋電探測器材料。 7-1 壓電陶瓷PbNb2O6鎢青銅結(jié)構(gòu)Tc高（570）壓電系數(shù)的各向異性大，d33/d3110機械品質(zhì)因素特別低（Q11）主要用于超聲缺陷檢測、人體超身診斷及水聽器等 7-1 壓電陶瓷 人們在1953年起開始試制成功PbZrO3-PbTiO3二元系固溶體壓電陶瓷，其各項壓電性能和溫度穩(wěn)定性等均大大優(yōu)于BaTiO3、PbTiO3壓電陶瓷，因此得到了廣泛的應(yīng)用。如水聲、電聲和通訊濾波器件中。 下面主要介紹二元系壓電陶瓷PZT系陶瓷。鉛基二元系壓電陶瓷 7-1 壓電陶瓷PbZrO3-PbTiO3系陶瓷的相結(jié)構(gòu) Pb

14、ZrO3和PbTiO3的結(jié)構(gòu)特點比較： PbZrO3 PbTiO3結(jié)構(gòu) 鈣鈦礦結(jié)構(gòu) 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Tc (立方順電) 230（正交晶系） 490類別 反鐵電體 鐵電體Tc c/a1(1.063)Tc 立方順電相PbZrO3和PbTiO3的結(jié)構(gòu)相同，Zr4+與Ti4+的半徑相近，故兩者可形成無限固溶體，可表示為Pb(ZrxTi1-x)O3，簡稱PZT瓷。 7-1 壓電陶瓷1. PbZrO3-PbTiO3系壓電陶瓷（1）PbZrO3-PbTiO3系陶瓷的相結(jié)構(gòu) 7-1 壓電陶瓷a.PZT瓷的低溫相圖見P120圖5-8由圖可知：(1)隨Zr：Ti 變化，居里點幾乎線形地從235變到490 ，Tc線以上為

15、立方順電相，無壓電效應(yīng)。 7-1 壓電陶瓷(2)Tc線以下，Zr：Ti=53：47附近有一同質(zhì)異晶相界線（準同型相界線），富鈦側(cè)為四方鐵電相Ft，富鋯一側(cè)為高溫三方（三角）鐵電相FR（高溫），溫度升高，這一相界線向富鋯側(cè)傾斜，并與Tc線交于360（表明相界附近居里溫度Tc高），在相界附近，晶胞參數(shù)發(fā)生突變（見P119圖5-7）。 7-1 壓電陶瓷(3) 實驗表明，在四方鐵電相Ft與三方鐵電相FR（高溫）的相界附近具有很強的壓電效應(yīng)。Kp, 出現(xiàn)極大值，Qm出現(xiàn)極小值。見P120圖5-9。 7-1 壓電陶瓷 原因為：這種現(xiàn)象與晶相結(jié)構(gòu)中相并存或相重疊有關(guān)，類似BaTiO3 瓷中的重疊效應(yīng)。相界線

16、不是明確的成分分界線，而是具有一定寬度、成分比范圍的相重疊區(qū)域，在相界線附近，晶粒中可同時存在四方鐵電相和三方鐵電相。 在此區(qū)域內(nèi)，F(xiàn)t和FR(高溫)自由能相近，相轉(zhuǎn)變激活能低，在弱電場誘導(dǎo)下就能發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，使不同取向的晶粒的自發(fā)極化軸盡可能統(tǒng)一到電場方向，因而，KP 。由于電疇定向充分，內(nèi)摩擦增大，故Qm 。因此，為了獲得KP , 的材料，組成宜選在Zr：Ti=53：47附近，為了獲得Qm 伴隨KP 的材料，則應(yīng)選在遠離53：47處。 7-1 壓電陶瓷由圖可見，在相界附近的PZT瓷壓電性能比BaTiO3瓷高得多。(4)由于相界處PZT瓷的Tc=360高，第二轉(zhuǎn)變點低，因而在200以內(nèi)KP，

17、都很穩(wěn)定，是理想的壓電材料。PZT瓷的摻雜改性: 為了滿足不同的使用目的，我們需要具有各種性能的PZT壓電陶瓷，為此我們可以添加不同的離子來取代A位的Pb2+離子或B位的Zr4+,Ti4+離子，從而改進材料的性能。 7-1 壓電陶瓷 a. 等價A位取代等價取代是指用Ca2+、Sr2+、Mg2+ 等二價離子取代Pb2+，結(jié)果使PZT瓷的，KP ，d，從而提高PZT瓷的壓電性能。 7-1 壓電陶瓷上述離子取代Pb2+后，晶體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化，仍為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，但出現(xiàn)了晶格畸變，晶格自由能增加，電疇轉(zhuǎn)向激活能減小，在人工預(yù)極化處理時，有利于90o疇轉(zhuǎn)向與保留，故，KP , d 。另外，Sr2+取代P

18、b2+后，Tc，也使常溫下的 。由于一個取代離子往往影響周圍103個晶胞，因而加入510 mol%的添加物就足以影響整個晶體了。過多的添加物往往會向晶界偏析，且會使晶體結(jié)構(gòu)向立方順電相轉(zhuǎn)變。等價取代也包括用Sn4+、Hf4+離子，但效果不顯著，很少使用。 7-1 壓電陶瓷 b. 軟性取代改性（高價缺位取代）所謂“軟”是指加入這些添加物后能使矯頑場強EC ，因而在電場或應(yīng)力作用下，材料性質(zhì)變“軟”。軟性取代采用La3+ 、Bi3+、Sb3+ 等取代A位Pb2+離子或Nb5+、Ta5+、Sb5+、W6+等取代B位的Zr4+、Ti4+離子。經(jīng)取代改性后的PZT瓷性能有如下變化： 7-1 壓電陶瓷矯頑

19、場強EC ，電滯回線為矩形（瘦高），KP ，tg，Qm ，抗老化性，V 。原因：應(yīng)力緩沖效應(yīng)高價離子取代，產(chǎn)生Pb缺位，可部分緩沖（應(yīng)力，形變） 疇壁易運動 EC Ps KP Qm , tg (由實驗知不可能生成 ，或,故只能生成 ) 7-1 壓電陶瓷90o疇轉(zhuǎn)向后，使晶軸方向變化，形變方向也發(fā)生變化，因而形成應(yīng)力。隨時間的推移，90o疇趨于恢復(fù)原狀，發(fā)生老化（、KP、Qm）加入軟性添加劑后形成，可緩沖這種應(yīng)力，使剩余應(yīng)力下降，剩余極化強度Ps很快穩(wěn)定下來，因而抗老化性增強。 7-1 壓電陶瓷鉛陶瓷在燒結(jié)時，由于PbO的飽和蒸汽壓高，因而PbO易揮發(fā)。PZT瓷在燒結(jié)時，由于PbO揮發(fā)而形成 。

20、 起受主作用，生成 時伴隨2h生成，因而使PZT瓷為P型導(dǎo)電。當材料中加入適當高價雜質(zhì)后，作為施主，可提供電子。這些電子與空穴復(fù)合h+e=0，因而使電導(dǎo)率，電阻率v ，從而可在更強的電場下預(yù)極化，使Pr ， K P 。 一般軟性添加劑的量1wt %，過多將改變鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。電荷補償效應(yīng) 7-1 壓電陶瓷 c. 硬性取代改性（低價取代） 硬性取代采用K+，Na+取代A位的Pb2+離子，F(xiàn)e2+、Co2+、Mn2+(或Fe3+、Co3+、Mn3+)、Ni2+、Mg2+、Al3+、Ga3+、In3+、Cr3+ 等離子取代B位的Ti4+，Zr4+離子。取代后Ec ，極化變難，性質(zhì)變“硬”。作用：Ec 、

21、KP 、tg 、Qm （抗老化性 ）、v 7-1 壓電陶瓷硬性添加劑加入后極化困難，只有在高溫下預(yù)極化，但T 時v ，這就使預(yù)極化場強不能太高，從而Ps 這是K P 的一個原因。 硬性添加劑加入后形成 ，由于 不可能很多，否則將破壞鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（氧八面體共頂點形成骨架），因而硬性添加劑固溶度有限，多余部分向晶界偏析，可抑制晶粒生長，使晶粒細化，材料致密，從而Qm 。 7-1 壓電陶瓷 （d) 軟硬兼施 PZT中加入W(軟)、Mn(硬)可使KP 、 Qm 軟硬兼優(yōu)； 加Nb2O5(軟)、Al2O3(硬) 軟硬抵消 7-1 壓電陶瓷壓電陶瓷用途很多，不同場合對壓電陶瓷性能要求不同。 常用PZT瓷料

22、7-1 壓電陶瓷 由于一些性能往往是互相克制的，如Qm ，則KP ；則tg ；KP 則熱穩(wěn)定性，因此選用材料時應(yīng)全面考慮，適當折中。 P124表5-4則列舉了幾種國內(nèi)比較常見的PZT瓷料的配方和性能。這組材料中KP=0.100.40，Qm=5003600 ，具有比較寬的覆蓋范圍，能滿足一般壓電器件的要求，但這些性能都不是最佳值。1965年以來，人們通過在PZT的基礎(chǔ)上再固溶另一種組分更復(fù)雜的復(fù)合鈣鈦化合物而形成的三元系壓電瓷以達到更好的性能。 7-1 壓電陶瓷 a、所謂三元系壓電陶瓷，是在PZT的基礎(chǔ)上再添加三元-復(fù)合鈣鈦礦型物質(zhì)(A,A)(B,B)O3 而組成的。在實際大多數(shù)多元系壓電陶瓷中

23、，A位元素仍是鉛，所改變的只是處于八面體中的B位的元素。因此：在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的三維八面體網(wǎng)中，在相互固溶的情況下，八面體的中心將有四種或更多電價不一定為4的元素（包括Zr和Ti）統(tǒng)計地均勻分布，改變其元素種類與配料，就可調(diào)整、優(yōu)選出一系列具有特殊性能的壓電陶瓷。P124表5-5及P125表5-6分別為常見三元系壓電陶瓷瓷料組成及“復(fù)合金屬離子組合”。三元系鉛基壓電陶瓷 7-1 壓電陶瓷 b. 特性： 7-1 壓電陶瓷 由于第三相的出現(xiàn)，使可供選擇的組成范圍更為寬廣，在PTZ中難以獲得的高參數(shù)或難以兼顧的幾種性能均可以較大程度地滿足。 以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3

24、系為例，三者能完全固溶，且具有三種晶型。富Zr區(qū)為三方鐵電體FR，富Ti區(qū)為四方鐵電體FT，富Nb、Mg區(qū)為假立方鐵電體FPC。隨著Pb(Mg1/3Nb2/3)O3固溶量的增加，在室溫下將出現(xiàn)兩條準同形相界。實驗發(fā)現(xiàn)，當成分在準同形相界附近時都具有特別突出的壓電性能。因此在PTZ系列中只有當Zr：Ti=53：47時的“一個點”附近可供選擇。而在PCM系列中當Zr：Ti=4454整根準同形相界附近，都具有這種由于相重疊而引起的突出壓電性能，KP、特性出現(xiàn)不連續(xù)的成分比。（P125 圖5-15） 7-1 壓電陶瓷7-1-4 無鉛壓電陶瓷 1. BaTiO3基 2. Bi0.5Na0.5TiO3基

25、3. 鈮酸鹽系 4. 鉍層狀結(jié)構(gòu) 7-1 壓電陶瓷 壓電陶瓷具有較大的機電耦合系數(shù)、轉(zhuǎn)換效率高、形狀和尺寸不受限制，工藝簡單，成本低廉。聲表面波器件對壓電陶瓷的要求： 高致密度、小的氣孔直徑、小晶粒尺寸、高Qm 較大的聲表面波有效機電耦合系數(shù) 小，以提高聲表面波器件的聲阻抗 表面波聲速的溫度系數(shù)和頻率老化率小 均勻性好、重復(fù)性好、成本低廉 7-1 壓電陶瓷7-2 透明電光陶瓷1. 什么叫透明陶瓷？2. 鐵電陶瓷的電光特性3. 常用電光陶瓷材料4. 電光陶瓷工藝與要求 7-2 透明電光陶瓷1. 什么叫透明陶瓷？具有多晶結(jié)構(gòu)，但不是多相的陶瓷，并且具有特殊的晶界，有相當高的透明度，故稱為透明陶瓷。（基本無氣相，瓷體密度接近或達到理論值，且經(jīng)過表面研磨，拋光）具有一定的光學性能（粒界為一層極其緊湊的，相當薄的過渡層），介于單晶與多晶之間的材料。若透明的鐵電陶瓷通過電場作用就可改變其光學性能，稱為透明電光陶瓷。 7-2 透明電光陶瓷2. 鐵電陶瓷的電光特性光線在介質(zhì)中的傳播速度是與介質(zhì)的的平方根成反比。而鐵電體中的大小可以通過外電場強度的控制來達到改變改變介質(zhì)的折射率。設(shè)外加偏置電場為E0，折射率為n 7-2 透明電光陶瓷由外電場引起晶體折射率的變化，稱為電光效應(yīng)。從本質(zhì)上講，透明陶瓷的電疇狀態(tài)決定光學性質(zhì)，而電疇狀態(tài)又受控于電場，所以其光學性質(zhì)是“