压电测试--压电材料是指在受到机械应力作用时,表面产生电荷(正压电效应),或在电场作用下产生机械形变(逆压电效应)的功能材料。根据来源和特性,主要分为以下几类:
压电测试--压电材料是指在受到机械应力作用时,表面产生电荷(正压电效应),或在电场作用下产生机械形变(逆压电效应)的功能材料。根据来源和特性,主要分为以下几类:
压电晶体 (Crystals)
通常指天然存在的单晶体,具有高度各向异性,性能稳定。
石英 (Quartz):最经典的压电晶体,因其极高的温度稳定性,常用于高精度计时和频率控制。
罗谢尔盐 (Rochelle Salt):早期发现的压电材料,但易吸湿,现已较少使用。
磷酸二氢钾 (KDP):常用于光学调Q激光器。
压电陶瓷 (Ceramics)
人工合成的多晶材料,通过极化处理获得压电性,成本低、性能强。
锆钛酸铅 (PZT):目前应用最广泛的压电陶瓷,具有极高的压电系数。
钛酸钡 (BaTiO₃):最早发现的铁电陶瓷之一,耐高温。
铌酸锂 (LiNbO₃):兼具压电性和非线性光学性质,常用于声光调制。
高分子聚合物 (Polymers)
柔性好,常用于薄膜传感器或需要弯曲的器件。
聚偏氟乙烯 (PVDF):最著名的压电聚合物,具有优异的柔韧性和生物相容性。
PVDF-TrFE 共聚物:PVDF 的改性材料,压电性能更强。
PVDF-HFP:常用于制备柔性压电薄膜。
在选择压电材料,请参考以下决策因素:
稳定性要求:若长期高温或者高精度频率,首选石英晶体。
大功率输出:如超声清洗、换能器,首选PZT陶瓷。
柔性需求:如贴肤传感器、可穿戴设备,首选PVDF聚合物。
生物相容性:如体内植入式医疗器件,需考虑PVDF或特定改性的生物陶瓷。

压电材料因其机电耦合特性,在传感器、换能器及能量收集领域应用广泛。其性能评估的核心在于准确测量压电常数(如D33 、介电性能及机械强度。)
一、D33测量(准静态法)
适用场景:块状压电陶瓷、厚膜。
原理:PEAI压电测试仪器,在极化方向施加微小机械位移,测量产生的电荷量。
二、声表面波/晶体(共振法)
适用场景:压电单晶、薄膜、微纳结构。
原理:通过阻抗分析仪测量材料的谐振频率和谐振曲线,反推弹性模量和压电系数。