CERADIR压电陶瓷课堂【第一回：结构】

将一块压电陶瓷经过研磨、抛光、腐蚀等工序后，放于显微镜下观察，可以清楚地看出：其整个陶瓷体是由一颗颗的小晶粒无规则地“镶嵌”而成。由许多小晶粒组成的压电陶瓷，其每个小晶粒内的原子都是有规则地排列，但晶粒之间的晶格方向则不一定相同，因此从整体来看，仍是混乱、无规则的，这种结构可称之为多晶体。

图2.压电陶瓷晶粒的晶格取向via网络

晶体结构的共同特点是晶胞的周期性重复排列。不同种类的晶体，其晶胞的大小、形状和构成晶胞的原子是不同的。如果从晶胞的形状（即对称性）来区分，客观世界成千上万种晶体可以归纳为32种对称类型，其中具有压电性的晶类共有20种。目前运用最广泛的压电陶瓷都属于钙钛矿型（CaTiO3) 结构，例如钛酸钡（BaTiO3) 、钛酸铅（PbTiO3)等。

他们的共同特点是：

①化学分子式的形式相同：都可以写成ABO3的形式。

②相应的离子在晶胞中排列的位置也是相同的：A离子位于六面体的顶角上，氧离子位于六面体的六个面心，B离子位于六面体的中心。整个晶粒就是由这样的晶胞重复排列而成的。

压电材料的晶体结构并非一成不变，它随温度而变化，由量变到质变。对于具有钙钛矿型结构的ABO3晶体，如BaTiO3和PbTiO3, 当温度高于相变温度时，晶格转变为立方晶系，无压电效应。

从一种晶系到另一种晶系的转变从而导致结构上的质变，物理学上称这个质变为相变。因为相变前后都是处于固体状态，且又被称为“固－固相变”。

Tc称为相变湿度，对于压电陶瓷，在Tc以上，无压电效应；在Tc以下，存在压电效应，所以，Tc又称为居里温度。

不同材料制成的压电陶瓷（甚至同一种材料含不同杂质时）， 它们的居里温度不同。当温度与居里温度相同时，晶格发生突变，即从一种晶系转变为另一种晶系。