第8次课功能陶瓷.ppt

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(a)不受外力(b)沿X方向的压力(c)沿X方向的拉力
压电产生原理
压电超声马达
世界上最小的马达(电机):重36mg,长5mm,直径1mm,可作为人造心脏的驱动器。
原理:当给定子加上电之后,由于逆压电效应,定子表面就会产生超声振动。由于定子和转子之间的摩擦力的作用,转子也会跟着运动起来。
优点:结构简单、启动快、体积小、无电磁干扰。








某些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对热、湿、光、电压及某种气体、某种离子的变化特别敏感这一特性。







第三章、功能陶瓷

在一定条件(温度、压力等)下具有电子(或空穴)电导或离子电导的陶瓷叫导电陶瓷。
电子电导(包括空穴电导)有氧化物或碳化物半导体等。
离子电导有固体电解质陶瓷,如ZrO2、β-Al2O3等。这些都是离子晶体的氧化物或复合物。

在固体电解质中,带电离子的运动比在液体中倍受限制,但仍然能以扩散的形式发生,从而产生离子电导。
陶瓷的电导率是横穿晶界的电导率和沿表面晶体的电导率之和。
离子在晶体中扩散通过取代晶格空位的方式进行,在一般情况下,这类运动取向混乱,不给出净的电荷运动;
然而在电场作用下,离子会沿着电场方向运动,从而产生了离子导电流。

ZrO2的结晶形态与稳定

单斜ZrO2转变为四方ZrO2会产生3-5%的体积收缩
加入某些适量的氧化物(例如Y2O3、CaO、MgO等),可使ZrO2变成无异常收缩的等轴晶型或四方晶型的稳定ZrO2。——晶型转变

稳定ZrO2中,由于稳定剂的金属离子会与Zr4+进行不等价置换,产生氧离子缺位。
以Ca2+为例,当Ca2+取代了Zr4+之后,使正电荷减少了+2价,于是在Ca2+周围必须失掉一个在正常位置上的O2-离子,才能保持晶格中的电中性,于是便产生一个氧空位。
同样,用Y3+取代Zr4+使正电荷少了+1价。所以在两个钇离子周围存在一个氧空位。从而保持了稳定ZrO2晶格的电中性。
因此在稳定的ZrO2晶格内存在大量的氧空位,使ZrO2陶瓷成为导电陶瓷。