ПЬЕЗОКЕРАМИКА - ПЬЕ́ЗОКЕРА́МИКА, поляризованная сегнетокерамика, предназначенная для использования в пьезоэлектрических преобразователях. В обычном состоянии сегнетокерамика не проявляет пьезоактивности, поскольку является изотропной средой вследствие хаотического расположения отдельных кристаллических зерен и деления их на домены (см. ДОМЕНЫ) с различным направлением спонтанной поляризованности. Анизотропность (см. АНИЗОТРОПИЯ) среды достигается за счет образования пьезоэлектрических текстур (см. ТЕКСТУРА) - поликристаллических агрегатов, в которых мелкие кристаллики имеют одинаковую ориентацию.
В технике в качестве таких текстур наиболее широко используются пьезокерамики из титаната бария и изоморфных ему сегнетоэлектрических кристаллов ZrTiO3, Pb(Zr, Ti)O3, Pb(Nb, Zr)O3 и т. п. Благодаря совершенному изоморфизму этих веществ удается синтезировать вещества с различными соотношениями концентраций двух или трех компонент, чем достигается оптимальное сочетание свойств. Однородная ориентация электрических осей кристалликов создается путем поляризации керамики при выдержке в сильном электрическом поле. После снятия поля сохраняется устойчивая остаточная поляризованность, материал становится текстурированным. По своим свойствам поляризованный текстурированный образец близок к однодоменному кристаллу, т. е. обладает высокой пьезоактивностью. Но даже и в наилучших пьезокерамиках все же наблюдается некоторый разброс направлений полярных осей отдельных кристаллитов, поэтому средние значения пьезомодулей у керамики могут оказаться меньше, чем у составляющих ее монокристаллов.
Применение
Неоспоримыми преимуществами пьезокерамики по сравнению с монокристаллами являются ее технологичность и дешевизна. Изготовление пьезокерамики проще, чем выращивание монокристаллов. Из керамики можно изготавливать изделия любой формы - линзы, цилиндры и т.п., которые чрезвычайно сложно изготавливать из монокристаллов. Основным материалом для изготовления пьезокерамических элементов являются твердые растворы PbZrO3-PbTiO3 (цирконат-титанат свинца или сокращенно ЦТС). Эта керамика широко используется для созданий мощных ультразвуковых излучателей в широком диапазоне частот для целей гидроакустики, дефектоскопии, механической обработки материалов. Такие ультразвуковые генераторы применяются также в химической промышленности для ускорения различных процессов (эмульсификаторы, полимеризаторы, стерилизаторы и т.п.) и в полупроводниковой технологии для эффективной отмывки и обезжиривания полупроводниковых пластин с помощью ультразвуковой ванны. Из пьезокерамики делают малогабаритные микрофоны, телефоны, громкоговорители (высокочастотные), слуховые аппараты, детонаторы ( для оружия), различные устройства поджига в газовых системах. Пьезокерамические системы можно использовать в качестве датчиков давлений, деформаций, ускорений и вибраций. Двойное преобразование энергии ( электрической в механическую и наоборот) положено в основу работы пьезорезонансных фильтров, линий задержки и пьезотрансформаторов.
Пьезокерамики стойки к действию влаги, к механической нагрузкам и атмосферным воздействиям.