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為您講述電子陶瓷的“神奇”應用
  發(fā)表于 2014/8/22 8:13:13

   電子陶瓷有哪些“神奇”應用
  在茫茫大海中探測到古代沉船的精確位置,你可知道探測人員的“千里眼”、“順風(fēng)耳”是什么?將按鈕輕輕一按,煤氣灶燃起藍色的火焰,你可知道是什么實(shí)現了這種便利?隱身飛機飛到敵人雷達的眼皮底下也難以被發(fā)現,你知道它使用了什么“障目法”? 手機、筆記本電腦,體積越來(lái)越小,功能越來(lái)越多,你知道又是什么帶來(lái)了這一系列的變化?
  以上各種各樣的有趣現象、神奇功能,都離不開(kāi)陶瓷大家族中一位活力四射的成員棗電子陶瓷。電子陶瓷不僅具有傳統陶瓷的耐高溫、耐腐蝕、耐風(fēng)化等特性,而且在電、磁、聲、光等方面具有許多優(yōu)異的性能。十九世紀末到二十世紀初是電子陶瓷的萌芽時(shí)期,到現在為止,材料科學(xué)工作者已開(kāi)發(fā)出了許多性能遠遠優(yōu)于天然礦物的電子材料,例如磁性材料鐵氧體,鐵電材料鈦酸鋇等。電子陶瓷的特殊性能主要取決于材料內部的電子狀態(tài),原子核結構以及原子的組合、排列方式。由于內部結構的不同,電子陶瓷有不同的性能和用途,一般分為:絕緣陶瓷,介電陶瓷、壓電陶瓷、磁性陶瓷、半導體陶瓷、紅外傳感器用陶瓷和透明陶瓷。陶瓷同金屬材料、有機材料一起,共同組成支撐社會(huì )發(fā)展的基礎材料。下表列出了一些隨電子陶瓷的發(fā)展而問(wèn)世的電子產(chǎn)品的具體例子,從中我們可以體會(huì )到電子陶瓷對人類(lèi)進(jìn)步的推動(dòng)作用。
  對電子陶瓷形形色色的應用事例,我們無(wú)法一一列舉,只能“管中窺豹”。例如,文章開(kāi)頭提到的海底探測事例是使用磁致伸縮材料制造的電聲換能器。受外加交變磁場(chǎng)激勵后,磁致伸縮材料將產(chǎn)生伸縮振動(dòng),由此產(chǎn)生聲波;反之,當這種材料在聲波的壓力下發(fā)生形變時(shí),材料內部的磁感應強度也產(chǎn)生較大的變化,從而使線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應電流。利用這種效應,就可以發(fā)射和接收聲波。除磁致伸縮性之外,有的材料還有較為明顯的電致伸縮現象,應用于微位移器和定位器,比如在高精度的光學(xué)系統中用作長(cháng)度和角度的精密調整,其位置調節精度可以達到納米級(10-10米)。形象的說(shuō),在材料體內仿佛有一種獨特的“彈簧”,可以被磁或電誘發(fā),雖然它的伸長(cháng)量很。ㄎ⒚准壔蚣{米級),卻能大顯神通。除了電致伸縮效應外,另一種可以使機械能和電能互相轉化的效應就是壓電效應。所謂壓電效應,指的是某些介質(zhì)由于內部不存在對稱(chēng)中心,所以在力的作用下會(huì )產(chǎn)生形變,引起介質(zhì)表面帶電,稱(chēng)為正壓電效應;反之,施加激勵電場(chǎng),介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形,稱(chēng)為逆壓電效應。這種神奇的效應已經(jīng)被科學(xué)家應用在與人們生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域,以實(shí)現能量轉換、傳感、驅動(dòng)和頻率控制的功能。例如,利用壓電陶瓷將外力轉換為電能的特性,可以創(chuàng )造出壓電打火機、炮彈引爆裝置,上文煤氣灶打火的例子用到的就是這種陶瓷。另外,壓電陶瓷還可以作為敏感材料,如制作壓電地震儀,可以對人類(lèi)不能感知的細微振動(dòng)進(jìn)行監測,并精確地測出地震方位和強度,從而預測地震,減少損失。又如基于壓電效應制作的壓電驅動(dòng)器,能實(shí)現精確控制的功能,是精密機械、微電子和生物工程等領(lǐng)域的重要器件?梢哉f(shuō),壓電陶瓷不僅廣泛應用于高科技,而且頗具“平民性”,服務(wù)于人們的日常生活,使其更便捷、更舒適。

  

 

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