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壓電鐵電材料在信息的檢測、轉(zhuǎn)換、處理、顯示和存儲等方面具有廣泛的應用,是一類重要的高技術(shù)功能材料.目前所使用的壓電鐵電陶瓷材料體系,絕大多數(shù)是鉛基壓電陶瓷體系,如PbTiO3、
Pb(T,iZr)O3(PZT)壓電陶瓷體系,或以PZT為基加入ABO3復合鈣鈦礦鐵電體作為第三組元構(gòu)成的多元系壓電陶瓷體系.在這些陶瓷材料中,氧化鉛約占原料總質(zhì)量的70%.氧化鉛的強毒性以及在燒結(jié)過程中的高揮發(fā)性,使鉛基陶瓷在制備、使用及廢棄后處理過程中對生態(tài)環(huán)境及人類造成嚴重危害.顯然,鉛基壓電陶瓷的使用是與人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而弛的,鉛污染已經(jīng)成為人類/公害0之一.為了保持人類社會和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,歐盟、日本等國家和地區(qū)已經(jīng)立法禁止使用含鉛的電子材料.盡管基于無鉛壓電陶瓷性能還無法取代鉛基陶瓷的現(xiàn)狀,而暫時將鉛基壓電陶瓷豁免于相關(guān)的法令法規(guī)之外,但相關(guān)國家和地區(qū)已經(jīng)未雨綢繆,投入大量的人力和財力研究開發(fā)無鉛壓電陶瓷.我國是壓電材料元器件的生產(chǎn)和出口大國,因此研究和開發(fā)無鉛壓電陶瓷是一項具有重大社會和經(jīng)濟意義的課題.
電子陶瓷材料的應用由於電子陶瓷具有其獨特且優(yōu)異的特性,因此在電子工業(yè)上被大量的應用,以下就應用的類別,一一的做介紹:
1.
絕緣陶瓷:
這可以說是電子陶瓷早發(fā)展的一支,在電路中作為絕緣之用。例如高壓電塔上的絕緣礙子,在微電子系統(tǒng)中,主要是用來作為積體電路的基版的用途上,氧化鋁是的材料,由於具有比高分子更高的熱傳系數(shù)及更強的機械強度,在IC基版中占有重要地位。
4.
焦電陶瓷:
利用陶瓷的焦電特性,可以制成紅外線偵測器,用以高溫計、輻射計、警報系統(tǒng)、與熱影像等用途上。
5.
磁性陶瓷:
簡單的說,磁性陶瓷就是可以具有磁性的陶瓷。有磁性的物質(zhì)很多,但是由於陶瓷所具有的磁性強度是別的材料所難以比擬的,
因此大量的被用在制作電感或變壓器的磁蕊,磁性記憶材料(如軟硬碟或磁帶上的涂膜),各種微波元件,與揚聲器、馬達等等。
6.
電光陶瓷:
電光陶瓷是指當改變加於其兩端的電壓時,可以控制通過他的光線的型態(tài),例如PLZT,可以用來制作光調(diào)變器,或使光左右掃瞄的偏光器。
7.
半導性陶瓷
雖然一般的陶瓷是絕緣體,但是經(jīng)過適當?shù)奶幚恚?/span>也可以具有半導的性質(zhì),具有半導性的陶瓷可以有許多的用途,例如氧化鋅與數(shù)種適當?shù)奶砑游锟梢灾瞥勺冏杵鳎?/span>由於它具有吸收突波的特性,可以用來保護電子元件,防止突波的破壞。與Co稍有不同,Mn摻雜使Qm提高,也改善了壓電性能,這可能是由于陶瓷致密度的改善和Mn元素本身的多價態(tài)特性。有些半導性陶瓷的導電性因溫度的不同變化很大,可以用來量測溫度,以PTC(正溫度系數(shù))陶瓷做加熱器具有自動控溫的特能,如近來常見的陶瓷暖爐,就是一例。此外半導性陶瓷還可以做濕度或氣體感測器,