[科普中国]-压电电动机

压电电动机是利用压电材料在施加电场后形状改变的原理而制成的电动机。有的压电电动机利用了逆压电效应，即材料为了线性或转动运动而发生声学的或者超声的振动。在另一种机制里，单板的延伸被用来产生一系列的伸展和定位，就像毛毛虫的前进机制一样。

简介压电电动机是利用压电材料在施加电场后形状改变的原理而制成的电动机。有的压电电动机利用了逆压电效应，即材料为了线性或转动运动而发生声学的或者超声的振动。在另一种机制里，单板的延伸被用来产生一系列的伸展和定位，就像毛毛虫的前进机制一样。1

压电效应压电效应（英语：Piezoelectricity），是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象。压电效应有两种，正压电效应及逆压电效应。压电效应在声音的产生和侦测，高电压的生成，电频生成，微量天平（英语：microbalance），和光学器件的超细聚焦有着重要的运用。

1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。1881年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了正逆压电常数。1910年，德国物理学家沃德马·沃伊特发表著作《晶体物理学教科书》（Lehrbuch der Kristallphysik，Textbook on Crystal Physics）。这本书描述了20种能够产生压电效应的自然晶体，并且用张量分析来严格定义压电常数。1

压电材料压电材料会有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式，使得材料有应力场与电场耦合的效应。根据材料的种类，压电材料可以分成压电单晶体、压电多晶体（压电陶瓷）、压电聚合物和压电复合材料四种。根据具体的材料形态，则可以分为压电体材料和压电薄膜两大类。

压电单晶体压电单晶体大多数为铁晶体管。另外还包括石英、硫化镉、氧化锌、氮化铝等晶体。这些铁电晶体包括：

含氧八面体的铁晶体管，例如钛酸钡晶体、具有铌酸锂结构的铌酸锂、铌酸钽和具有钨青铜结构的铌酸锶钡晶体。

含有氢键的铁晶体管，例如磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、和磷酸氢铅（及磷酸氘铅）晶体。

含层状结构的钛酸铋晶体等。

目前应用最广泛的非铁电性的石英压晶体管、铁电型压晶体管铌酸锂和铌酸钽等。

压电多晶体（压电陶瓷）陶瓷的压电性质最早是在钛酸钡上发现的，但是由于纯的钛酸钡陶瓷烧结难度较大，且居里点（120℃左右）、室温附近（5℃左右）有相变发生，即使改变其掺杂特性，其压电性仍然不高。1950年左右发明的锆钛酸铅（简称：PZT）则是迄今为止使用最多的压电陶瓷。

压电聚合物早在1940年，苏联就曾发现木材具有压电性。之后又相继在苎麻、丝竹、动物骨骼、皮肤、血管等组织中发现了压电性。1960年发现了人工合成的高分子聚合物的压电性。1969年发现电极化后的聚偏二氟乙烯具有较强的压电性。具有较强压电性的材料包括PVDF及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龙-11等。

压电复合材料压电复合材料是由两种或多种材料复合而成的压电材料。常见的压电复合材料为压电陶瓷和聚合物（例如聚偏氟乙烯活环氧树脂）的两相复合材料。这种复合材料兼具压电陶瓷和聚合物的长处，具有很好的柔韧性和加工性能，并具有较低的密度、容易和空气、水、生物组织实现声阻抗匹配。此外，压电复合材料还具有压电常数高的特点。压电复合材料在医疗、传感、测量等领域有着广泛的应用。1

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学