1、压电材料的发展史

自从居里兄弟（Jacgues and Pirre Curie ）1880年首先在单晶上发现压电效应以来，在自然界中的32种晶体点群中，有20种为非中心对称（432类除外）的晶体，由于非中心对称的晶体里，介质的极性是固有的。它们都具有压电效应。所谓压电效应，即各向异性的晶体，在外机械力的作用下，成比例的产生电荷，或在外电场的作用下，成比例的产生几何变形。科学的进步是无止境的，通过不断的研究它，以后又发现了罗息盐具有压电效应，这引起人们很大的注意，并且进行了广泛的研究，同时研究也发现，罗息盐是一种在常温下具有压电性的独特晶体，在技术上使用的价值也很高，但它的不足之处是它含有结晶水，而且易溶于水，作为一种材料这是它的致命缺点。到了1935年，人们对磷酸钾的研究发现它也具有压电性又不含结晶水，但它的压电特性是在-148℃以下才具有的 ，因而工程上使用的价值不大。直到有些国家发现了钛酸钡（BaTiO3），它是一种铁电体，即不溶于水又耐热。在钛酸钡陶瓷上施加高的直流偏压时，它会出现很强的压电效应，而且在取消偏压以后，这种效应还会继续存在。通过对BaTiO3的研究，使理论上和技术上都有很大的进步，为压电陶瓷的进步和发展打下了良好的基础。BaTiO3的发现是压电材料发展的一个飞跃。在此之前压电材料只有压电晶体材料一种，而自从BaTiO3发现之后，即形成了压电晶体材料和压电陶瓷材料的两个大类。人们对发现和理解陶瓷的压电性方面也经历了三个基本阶段，第一阶段是发现了介电常数，第二阶段是识别到高介电常数是因于铁电性，第三阶段是发现极化过程的作用。极化过程就是通过施加足够高的电压，使陶瓷内部的电畴发生转向，从而达到人们所期望的性能。极化因施加电场与原电场方向的不同分为平行极化和垂直极化。极化后的结果与施加电场的强弱、时间和环境温度都有关系，一般极化场强应达到材料的饱和场强Eb。

1947年推出的BaTiO3留声机拾音器是压电陶瓷材料应用于电器的第一个工业产品，在此以后，应用压电陶瓷制造的产品有换能器、滤波器等。人们对钛酸铅固溶体（PZT）系统和铌酸铅固溶体系统的发现是压电陶瓷材料的重大进展，因为它与BaTiO3相比有很多优点，如其居里点比BaTiO3的120℃高的多，达到230℃-490℃（因组成不同而不同）机电耦合系数K，机械品质因数Qm都比BaTiO3高，另外温度稳定性和时间稳定性也比BaTiO3好。所以具有不同添加物的PZT就变成为占优势的压电陶瓷了。它可用于制造滤波器、换能器、变压器、引燃引爆装置和超声波延时线等压电器件。对非钙钛矿型的压电材料进行研究，有些潜在的意义及优越性还没有被挖掘出来。

随着电子工业的发展，对压电材料与器件的要求也就越来越高了，二元的鈦酸鋯酸铅系（PZT）的性能已经不能满足各方面的要求，所以三元系压电陶瓷材料现在也已经被广泛的应用于生产之中。