壓電覆合材料

壓電覆合材料的製備方法是把無機壓電材料粉末均勻地分解，並混入熱塑性高聚物中，然後混煉成型。常用的無機壓電材料有壓電陶瓷，如鋯鈦酸鉛、PbTO₃；常用的聚合物基體是PVDF和其他含氟樹脂等。 ^[1] 

（1）橫向振動很弱，串擾聲壓小；

（2）機械品質因數Q 值低：

（3）帶寬大（80%～100%）；

（4）機電耦合係數值大；

（5）靈敏度高，信噪比優於普通PZT 探頭；

（6）在較大温度範圍內特性穩定；

（7）可加工形狀複雜的探頭，僅需簡易的切塊和充填技術；

（8）聲速、聲阻抗、相對絕緣常數及機電係數易於改變（因這些參數相關於陶瓷材料的體積率）；

（9）易與聲阻抗不同的材料匹配（從水到鋼）；

（10）可通過陶瓷體積率的變化，調節超聲波靈敏度。 ^[1] 

壓電材料是指具有壓電效應的材料，它是指材料在外力作用下產生電流，或反過來在電流作用下產生力或形變的一種功能材料。它廣泛應用於換能器，實現機械能與電能之間的相互轉換。自1880年居里兄弟發現壓電效應以來，已研製出多種壓電材料，可以分為下面五類：①單晶材料，如石英、磷酸等；②陶瓷材料，如鋯鈦酸鉛( PZT)、鈦酸鉛等；③高分子聚合物，如聚氯乙烯等；④複合材料，如PZT/聚合物等；⑤玻璃陶瓷，如TiSrO₃、等。由上述順序可看出，壓電材料經歷了從自然界存在的簡單單晶材料發展到結構複雜的複合材料的過程。壓電覆合材料是將壓電陶瓷和聚合物相按一定連通方式，一定的體積質量比，及一定的空間分佈製作而成，它可以成倍地提高材料的壓電性能。 ^[2] 

0-3型是最簡單的一種壓電覆合材料，是由不連續的陶瓷顆粒（0維）分散於三維連通的聚合物基體中形成的。它有很大的適應性，可以做成薄片、棒或線材，甚至可以模壓成所需的各種複雜形狀，但它較難極化且性能易受各種工藝的影響。

(1)0-3型壓電覆合材料極化較難是由於壓電填充相上的極化電場強度遠小於外加極化電場強度。為了改善極化性能，可在複合材料中加入導電相，如少量碳、鍺等物質，以提高聚合物基體的導電率，另外也可以採用提高壓電陶瓷相電阻率的措施。

(2)選擇壓電相需要考慮的一個重要參數是材料的長徑比c/a。c/a大的壓電相可以獲得大的自發應變。採用的填充相體系有PZT、PbTiO₂、(Pb，Bi)( Ti，Fe) O₃等。

(3)材料性能還與複合的製備方法有密切關係。用化學方法制備的高純、均勻的複合材料對於改善性能有顯著作用。 ^[2]