摘要：壓電材料具有一定的條件反射以及指令分析能力，在智能材料系統具有廣泛的應用前景。本文結合壓電材料的種類及應用，重點分析了我國壓電材料的發展現狀。

壓電材料是具有壓電效應材料的總稱，屬于具有特殊效應的新型復合材料。近年來，在化工、機械、醫療等領域的應用發展迅速，逐漸成為國際競爭的重要新技術新材料。同時，馳豫型鐵電單晶、壓電復合材料、高居里溫度壓電陶瓷、三元及多元系壓電陶瓷、壓電薄膜、細晶粒壓電陶瓷、無鉛壓電陶瓷等均成為了國內外壓電材料行業主要研發熱點。

壓電材料可分無機壓電材料及有機壓電材料，產品種類多

壓電材料指在壓力作用下，兩端面間出現電壓的晶體材料。根據材料的性能不同，一般分無機壓電材料及有機壓電材料兩大類。其中，無機壓電材料包括壓電晶體及壓電陶瓷。相比而言，壓電晶體介電常數低、穩定性高、機械品質因子高，常見的有水晶、鍺酸鋰、鎵酸鋰等。壓電陶瓷壓電性能強、介電常數高、穩定性差、電損耗較大，常見的有鈦酸鋇BT、改性鈦酸鉛PT、鋯鈦酸鉛PZT等。此外，壓片陶瓷工藝較為復雜，生產過程中需完成配料、混合磨細、預燒、二次磨細、造粒、成形、排塑、燒結成瓷、外形加工、被電極、高壓極化、老化測試等工藝，產品種類較多，包括分割電極方片、單面引線電極、分割電極等。有機壓電材料又稱壓電聚合物，該類材料具有密度低、柔韌度高、阻抗力低、壓電電壓常數高等優勢，在水聲、超聲、電聲等領域應用較廣。

表1 常見的壓電材料分類

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壓電材料可用作能量轉換器，國內外壓電材料的應用不斷取得突破

壓電材料可將機械能轉化為電能，常用于制造換能器，可以分為震動能—電能轉換器和超聲振動能—電能轉換器兩大類，包括水能換能器、電能換能器、超聲換能器。此外，壓電材料在傳感器、驅動器、新能源技術上均有應用。換能器的應用，可應用工業生產麥克風、高頻揚聲器、立體聲耳機等。壓電材料用于壓力傳感器方面，可用于生產干式壓力傳感器。與普通傳感器相比，整體性能有所提高，具體表現為反應速度快、滯后差、抗過載能力強、精度高、抗干擾能力強、耐溫耐腐蝕強度大，為傳感器行業技術水平邁進新的里程碑。新能源技術方面，美國開發了將壓電材料應用生產壓電發電鞋，推進了鞋子發電的創新應用。此外，在歐洲地區，將壓電技術應用于路面或地板鋪設中，車輛通過時可通過路面振動產生電能，該電能可提供至儲能裝置加以儲存及利用。在我國，將壓電材料用于發電公路的建設中處于發展階段，西安交通大學發明的利用震動能量壓電的方法已經取得初步進展。

表2 傳統壓力傳感器與干式壓力傳感器性能對比

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航空航天智能制造裝備在產業升級中作用重大，國內涌現一大批高端制造裝備企業

近年來，隨著研究不斷深入，壓電材料的應用受到國內外企業的極大重視，被譽為21世紀最具應用潛能的材料之一。壓電材料頻響范圍寬、精密度高，逐漸通過正逆壓電效應實現智能控制。在我國，涌現了一大批壓電材料研究機構及企業。天津大學及中國科學院上海硅酸鹽研究所在對于壓電材料的應用研究從未間斷。此外，無錫市惠豐電子有限公司、中船重工海聲科技有限公司、寶應縣電子陶瓷廠等對于壓電陶瓷用品的生產種類豐富，從壓電陶瓷元件、壓電陶瓷片到壓電陶瓷頻率器件瓷片。東莞市吉松泰鎢鉬材料有限公司、深圳市中科晶電子有限公司等對于壓電晶體的研發生產投入力度不斷加大，生產研發不同振頻聲表面波器件。

表3 我國壓電傳感器主要生產企業

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結語

隨著科技的不斷進步，在機械、化工、醫療設備等領域對材料結構的要求不斷提高。傳統材料性能不能隨著外部需求的改變而適當調整，壓電材料憑借較高的智能控制能力，受到了廣泛關注。根據不同的性能，壓電材料種類較多，包括壓電晶體、壓電陶瓷、壓電復合材料等。此外，壓電材料可通過正逆壓電效應實現智能控制，其應用在國內外不斷取得進步。在我國，涌現出一大批技術過硬、研發能力強的研究機構及企業，例如天津大學、中國科學院上海硅酸鹽研究所、中船重工海聲科技有限公司等。