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壓電效應
某些單晶材料的結(jié)構(gòu)具有非對稱特性,當這些材料受到外加應力作用而產(chǎn)生應變時,其內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)的變化(形變)會破壞原來宏觀表現(xiàn)為電中性的狀態(tài),產(chǎn)生極化電場(電極化),所產(chǎn)生的電場(電極化強度)與應變的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應,它是由居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。隨后,在1881年又進一步發(fā)現(xiàn)這類單晶材料還具有逆壓電效應,即具有正壓電效應的材料在受到外加電場作用時,會有應力和應變產(chǎn)生,其應變與外電場的大小成正比。
壓電效應是晶體結(jié)構(gòu)的一個特性,它與晶體結(jié)構(gòu)的非對稱性有關(guān),而壓電效應的大小及性質(zhì)則與施加的應力或電場對晶體結(jié)晶軸的相對方向有關(guān)。
具有壓電效應的單晶材料種類很多,最常用的如天然石英(SiO2)晶體,以及人工單晶材料如硫酸鋰(Li2SO4)、鈮酸鋰(LiNbO3)等等。
電致伸縮效應
某些多晶材料中存在有自發(fā)形成的分子集團,即所謂“電疇”,它具有一定的極化,并且沿極化方向的長度往往與其他方向的長度不同。當有外加電場作用時,電疇會發(fā)生轉(zhuǎn)動,使其極化方向與外加電場方向趨于一致,從而使該材料沿外加電場方向的長度將發(fā)生變化,表現(xiàn)為彈性應變。這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應。
電致伸縮效應也有逆效應,即具有電致伸縮效應的多晶材料在經(jīng)受外加應力產(chǎn)生應變時,其總的極化強度將會發(fā)生變化,即表現(xiàn)為電極化(產(chǎn)生電場)。
因此,電致伸縮效應可以說與電極化現(xiàn)象有關(guān)(自極化)。