超导 压电铁电

1、2.3 超导材料一、超导材料的内涵及主要用途二、超导材料的基本性质三、超导的基本原理四、典型超导材料的性能特点五、超导材料的典型应用2.3 超导材料超导材料的内涵及主要用途超导材料：具有在一定的低温条件下呈现出零电阻以及排斥磁力线的性质的材 料。在超导体中流动的电流将持续不变，没有有损耗。根据其呈 现超导温度的不同（通常以液氮温度作为分界点）分为低温超导 材料与高温超导材料。主要用途：超导电性用于制作磁体（应用于电机、高能粒子加速器、受控热核 反应等）、电力电缆、通信电缆和天线等。 完全抗磁性用于制作磁悬浮列车、无摩擦陀螺仪和轴承等。 超导隧道效应用于制作一系列精密电磁信号探测元件、用于高速

2、运行的计算机元件。2.3 超导材料超导材料的基本性质零电阻效应 1. 临界温度Tc 电阻突然消失的温度被称为超导体的临界温度Tc。 2. 临界磁场Hc（T） 超导电性可以被外加磁场破坏，对于温度为T（T120：对称性较高的立方晶系，属于顺电相，不具有铁电性。l0T120：四方晶型，其中c轴略有增长，a，b轴略有缩短，c/a1.01。 沿c轴出现自发极化并呈现铁电性。l-80T0：正交晶系，自发极化轴沿011方向。lTTc时为立方顺电相， T230时为立方顺电相， T230时为正交铁电相。lPZT性能特点：压电系数比BaTiO3大得多，并可通过调节Zr/Ti比进行调节。 温度稳定性高。 可进行掺

3、杂改性。2.6 压电材料典型压电材料的性能特点复合钙钛矿型三元系统(A,A )(B,B )O3l结构：(A,A )(B,B )O3。l性能特点：由于第三相的引入而使三元系统特性变化很大； 可以通过不同元素的掺杂来改善材料的压电特性。l常见三元系统：Pb（Mg1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3 Pb（Ni1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3 Pb（Zn1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3 Pb（Mn1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3等。2.6 压电材料典型压电材料的性能特点新型无铅压电材料 西安交通大学任晓兵博士带领的研

4、究小组研发出对环境无污染的新型无铅压电材料锆钛酸钡钙。研究结果显示，锆钛酸钡钙压电系数达到620 pC/N ，压电性能首次超过了世界上已使用半个世纪、但对人体和环境有害的压电材料锆钛酸铅。这一成果在物理学界权威学术刊物物理评论快报（Physical Review Letters）上发表。专家指出，这一研究成果处于世界领先水平，可能促成长期依赖含铅压电材料的工业界转向无铅压电材料。无铅压电材料是全球的一个研究热点，但以往获得的无铅压电材料在压电性能方面仅为锆钛酸铅的1/10至1/2。2.6 压电材料压电材料的典型应用原子力显微镜 压电效应在分析测试中的使用实例之一就是原子力显微镜，使用原理和设备

5、如右图。原子力显微镜（AFM）是一种纳米级高分辨的扫描探针显微镜，优于光学衍射极限1000倍。AFM的样品台采用PZT压电材料制成，利用其逆压电效应。通过加不同方向的电场控制样品台发生位移，从而移动样品进行表征。2.6 压电材料压电材料的典型应用压电声呐系统 压电水声技术，利用正、逆压电效应，通过发射或接收声波，以达到水下探测、通信乃至观察的目的。由于电磁波在水介质中的衰减极大，目前已研制出可侦察上百海里以外水下目标位置及方向的“压电水下雷达”（即声呐系统）。2.6 压电材料压电材料的典型应用压电马达 压电马达是利用压电材料的逆压电效应，把电信号加到压电材料构成的定子上，使定子产生一定的机械振动，驱动转子运动的新型电机。由于定子的振动频率多数在超声频范围内，因此被又称