се спекания. Тем не менее можно
добиться уровня поляризации 80% и даже немного выше. Полученные таким
способом пьезокерамики используют в электромеханических
преобразователях. При этом керамике можно придать нужную
форму.
После открытия сильного
пьезоэлектрического эффекта в титана-те циркониевокислого свинца {ТЦС)
целенаправленные исследования привели к разработке целого
ряда пьезокерамик, основанных на Pb(Zr0
55Ti0 45)O3 и добавках оксидов
различных металлов (Nb, Cr, La и Fe). Их делят на два типа: мягкие
ТЦС (например, «ТЦС-5Н») и жесткие ЩС(«ТЦС-8»).
Первые характеризуются более высоким пьезоэлектрическим эффектом и
поэтому имеют большие деформации, но их недостатком является значительный
гистерезис и вследствие этого значительное тепловыделение. Поэтому их
лучше использовать в качестве квазистатических преобразователей.
Жесткие ТЦС имеют меньшую деформацию, но их преимущество состоит в
значительно меньших потерях энергии из-за меньшей величины
гистерезиса, что делает их привлекательными для использования при высоких
частотах.
Пьезоэлектриками являются не
только неорганические вещества, но и полимеры, в том числе и природные
типа шерсти и шелка. Сильные пьезоэлектрические свойства имеют лишь
полярные вещества, молекулы которых имеют диполи. Примером служит
искусственно синтезированный полимер поливинилидендифторид (ПВДФ),
дипольный момент мономерного звена которого,
-CF2-CH2-, превышает дипольный момент диоксида
кремния (кварца). Хотя он менее активен, чем керамические перовскиты,
и действующая сила относительно невелика, его преимуществом является
низкий удельный вес и легкость формования изделий различной формы. Для
получения максимального пьезоэффекта ПВДФ ориентируют методом экструзии и
последующей вытяжкой. Из-за низкого значения показателя диэлектрической
проницаемости пье-зоконстанта g
для ПВДФ выше, чем у керамики. По этой причине данный
полимер прекрасно подходит для получения датчиков. Он предпочтительнее
керамики так же и как источник ультразвука в медицинских устройствах,
поскольку имеет низкую плотность и модуль упругости при растяжении,
что обеспечивает лучшую акустическую связь с человеческим
телом.
Пьезоэлектрические свойства
характеризуют при помощи набора пьезоконстант, описывающих связь величины
приложенного электрического поля и возникающую механическую
деформацию. Удлинение материала в некотором направлении вызывает
сокращение его поперечных размеров. Аналогично, в пьезоэлектриках
электрическое поле может вызвать появление не только растягивающей, но и
сдвиговой деформации. По этой причине мы должны определить набор
значений пьезоконстант d,
связывающих величину электрического поля со всеми
возможными деформациями, появляющимися в раз-
