
【化】 lead zirconate titanate ceramics
锆钛酸铅陶瓷(英文:Lead Zirconate Titanate Ceramics),常缩写为PZT(发音:/piː zɛd tiː/),是一种具有重要技术价值的压电陶瓷材料。以下从汉英词典角度对其详细解释:
指材料中含有的化学元素锆,来源于锆英石(Zircon)。
指材料中含有的化学元素钛,来源于钛铁矿(Ilmenite)。
指以铅(Pb)为阳离子,与钛酸根(TiO₃²⁻)、锆酸根(ZrO₃²⁻)形成的复合化合物。
Lead Zirconate Titanate
PZT(通用国际代号)
Perovskite-type ferroelectric ceramic(钙钛矿型铁电陶瓷)
PZT陶瓷因具备以下特性成为电子器件的关键材料:
在机械应力下产生电荷(正压电效应),或在电场下发生形变(逆压电效应)。
在高温下仍保持压电性能,适用于恶劣环境。
电能与机械能转换效率显著优于其他压电材料(如石英或BaTiO₃)。
应用场景 | 实例 | 原理 |
---|---|---|
传感器 | 超声探头、压力传感器 | 正压电效应转换机械信号为电信号 |
执行器 | 微位移平台、喷墨打印头 | 逆压电效应驱动精密运动 |
能量收集器 | 振动能回收装置 | 机械振动→电能转换 |
滤波器与谐振器 | 通信设备频率控制器 | 压电谐振频率稳定性 |
PZT被定义为“铅基锆钛酸盐固溶体”,化学通式为:
$$ text{Pb}(text{Zr}_{1-x}text{Ti}_x)text{O}_3 quad (0<x<1) $$
其压电性源于钛/锆离子在氧八面体中心的非对称位移。
归类为“Type II piezoelectric ceramics”,强调其在宽温区与高驱动场下的可靠性。
因含铅(~60 wt%),PZT的生产与废弃需遵循RoHS指令豁免条款(如EU 2011/65/EU),并逐步被无铅压电陶瓷(如KNN、BNT基材料)替代。
锆钛酸铅陶瓷(Lead Zirconate Titanate Ceramics,简称PZT)是一种具有压电效应的功能陶瓷材料,以下是其核心解释:
PZT是由锆酸铅(PbZrO₃)和钛酸铅(PbTiO₃)组成的二元固溶体,化学式为Pb(Zr₁₋ₓTiₓ)O₃。它属于钙钛矿型晶体结构(ABO₃型),通过高温烧结等工艺制备,具有机械能与电能相互转换的特性。
包括固相反应法、溶胶-凝胶法、溶剂热法等。其中固相反应法因工艺简单、成本低被广泛采用。
PZT于1954年被发现,因其性能远超早期钛酸钡(BaTiO₃)陶瓷,迅速成为主流压电材料。当前研究聚焦于突破性能制衡,例如通过结构不稳定性提升综合性能。
参考资料:综合自材料科学领域权威研究及行业应用信息。如需更详细制备工艺或性能参数,可进一步查阅相关文献。
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