Пьезоэлектрические материалы, кристаллические вещества с хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами (см. Пьезоэлектричество ), применяемые для изготовления электромеханических преобразователей: пьезоэлектрических резонаторов, пьезоэлектрических датчиков , излучателей и приёмников звука и др. Основными характеристиками Пьезоэлектрические материалы являются: 1) коэффициент электромеханической связи , где d — пьезомодуль, Е —модуль упругости, e — диэлектрическая проницаемость (в анизотропных Пьезоэлектрические материалы все эти и нижеследующие величины — тензорные); 2) величина k2I tgd, определяющая кпд преобразователя (d — угол диэлектрических потерь); 3) отношение механической мощности пьезоэлемента на резонансной частоте к квадрату напряжённости электрического поля в нём; определяется величиной (dE)2; 4) и определяют чувствительность приёмника звука соответственно в области резонанса и на низких частотах (сзв — скорость звука в Пьезоэлектрические материалы). В табл. приведены характеристики некоторых наиболее распространённых Пьезоэлектрические материалы К Пьезоэлектрические материалы в зависимости от назначения предъявляются специальные требования: высокая механическая и электрическая прочности, слабая температурная зависимость характеристик, высокая добротность, влагостойкость и т.д.(削除) (削除ここまで)
Основные характеристики наиболее распространенных пьезоэлектрических материалов при температуре 16—20 °С
Плот-
ность, r кг/м3
Ско-
рость звука, Сзв, 103 м/сек
Диэлект-
рическая проницаемость, e
Пьезо-
модуль, d, 1012 к/н
Тангенс угла диэлект-
рических потерь, tg d×102
Коэф-
фициент электро-
механи-
ческой связи k
k2/tgd
Примеча-
ние
данные фирмы Кливайт (США)
Пьезоэлектрические материалы могут быть разбиты на: монокристаллы, встречающиеся в виде природных минералов или искусственно выращиваемые (кварц , дигидрофосфаты калия и аммония, сегнетова соль , ниобат лития, силикоселенит и германоселенит и др.), и поликристаллические сегнетоэлектрические твёрдые растворы, подвергнутые после синтеза поляризации в электрическом поле (пьезокерамика). Из Пьезоэлектрические материалы первой группы применяются лишь некоторые кристаллы, например кварц, обладающий большой температурной стабильностью свойств, механической прочностью, малыми диэлектрическими потерями и влагостойкостью. Недостатки — сравнительно слабый пьезоэффект, малые размеры кристаллов, трудность обработки. Используется главным образом в пьезоэлектрических фильтрах и стабилизаторах частоты (см. Кварцевый генератор ); в лабораторной технике применяются кварцевые излучатели и приёмники ультразвука. Дигидрофосфат аммония — искусственно выращиваемый сегнетоэлектрический кристалл, химически стоек, до точки плавления (Тпл = 130 °С) обладает сравнительно сильно выраженным пьезоэффектом и малой плотностью, однако недостаточно механически прочен. Кристаллы сегнетовой соли (выращиваемые до больших размеров) имеют высокие значения характеристик, определяющих чувствительность приёмника звука. Малая влагостойкость, низкая механическая прочность, а также сильная зависимость свойств от температуры (из-за низких значений температуры Кюри и Тпл = 55 °С) и напряжённости электрического поля ограничивают применение сегнетовой соли. Ниобат лития, силикоселенит и германоселенит наряду с сильно выраженным пьезоэффектом и высокой механической прочностью обладают высокой акустической добротностью и используются в области гиперзвуковых частот (см. Гиперзвук ). Турмалин, гидрофосфат калия, сульфат лития и др. практически не используются. Наиболее распространённым промышленным Пьезоэлектрические материалы является пьезоэлектрическая керамика .
Лит.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М., 1966; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Ультразвуковые преобразователи, пер. с англ., под ред. Е. Кикучи, М., 1972.
Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.