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压电生物陶瓷介绍

压电生物陶瓷是指用作生物医学材料的压电陶瓷材料，包括压电单晶、压电多晶体及其与聚合物复合的压电材料。如LiNbO3单晶(铌酸锂)、PZT(锆钛酸铝)和BaTiO3(钛酸钡)压电陶瓷等。主要用于制作人体信息探测的压电传感器，如用钛酸钡压电陶瓷制作的心内导管压电微压器以及复合压电材料制作的脉压传感器等。

PZT压电陶瓷的制备流程

（1）坯体制备

采用干压成型的方式制备坯件，干压成型前应先将粉料造粒，即在粉料中加入占料中约5%的黏合剂，搅拌均匀并过筛，再进行预压块，后将预压块研碎并过细筛。造粒的目的不仅使黏合剂更加均匀地分布在粉料中，而且由于颗粒本身已经压紧，压料中空气又少，并较易排出，因此利于成型，成型样品密度更加均匀。

（2）瓷件烧结和机械加工

干压成型后的坯件，需要通过高温烧结才能成瓷。烧结是颗粒重排靠近，使材料致密化以及晶粒生长的过程，过高的烧结温度使陶瓷晶粒生长过大或组织结构不均匀，而烧结温度过低则会导致晶粒发育不完全，这些都会导致PZT压电陶瓷元件的压电性能受到影响。

（3）上电极

PZT压电陶瓷元件两级间需要有金属电极才能导电，发挥压电性。传统的上电极方法有很多种，如烧渗银层、真空蒸镀、化学沉银和化学沉铜等。

（4）极化

PZT压电陶瓷元件上电极后，需要经过极化才能显示压电效应。要使压电陶瓷得到完善的极化，充分发挥其压电性能就必须合理地选择极化条件，即极化电场、极化温度和极化时间。只有在极化电场作用下，电畴才能沿电场方向取向排列，极化电场越高，促使电畴取向排列的作用越大，极化就越完善。

压电效应

压电效应产生的根源是晶体中离子电荷的位移，当不存在应变时电荷在晶格位置上分布是对称的，所以其内部电场为零。但当给晶体施加应力则电荷发生位移，如果电荷分布不在保持对称就会出现净极化，并将伴随产生一-个电场，这个电场就表现为压电效应。

压电陶瓷( piezelectric ceramics )，是指经直流高压极化后，具有压电效应的铁电陶瓷材料。晶体受到机械力的作用时，表面产生束缚电荷，其电荷密度大小与施加外力大小成线性关系，这种由机械效应转换成电效应的过程称为正压电效应(力→形变一电压)。晶体在受 到外电场激励下产生形变，且二者之间呈线性关系，这种由电效应转换成机械效应的过程称为逆压电效应(电压- +形变)。压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等