当你在点燃煤气灶或热水器时，就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电，于是，燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。
压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
压电材料（piezoelectric material），受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。利用压电材料的特性可实现机械振动（声波）和交流电的互相转换。因而压电材料广泛用于传感器元件中，例如地震传感器，力、速度和加速度的测量元件以及电声传感器等。
石英（SiO2，J·居里和P·居里兄弟于1880年发现的），性稳定，但价格高，一般仅用于标准仪器或要求较高的传感器中；
优点：Q值较大，有良好的温度特性。
缺点：制程困难，价格贵。
PZT、BaTiO3、PTiO3、铋层状陶瓷等。
优点：抗酸碱，机电耦合系数高，易制程任意形状，价格便宜。
缺点：温度系数大，需高压极化处理(kV/mm)。
聚二氟乙烯（PVF2）是目前发现的压电效应较强的聚合物薄膜，当在膜厚方向加直流高压电场极化后，就可以成为具有压电性能的高分子薄膜。这种薄膜有可挠性，并容易制成大面积压电元件。这种元件耐冲击、不易破碎、稳定性好、频带宽。为提高其压电性能还可以掺入压电陶瓷粉末，制成混合复合材料(PVF2—PZT)。
优点：低声学阻抗特性，柔软可做极薄的组件。
缺点：压电参数小，需极高的极化电场(MV/mm)。
压电陶瓷与聚合物的复合，同时兼具陶瓷的高压电性能，又有聚合物的韧性，一些指标特别优异。0-3型、1-3型、3-3型。
主要分类：
1、正压电效应
将机械力转换为电能，如点火装置，拾音器等，是机电换能器。
2、逆压电效应
主要用于压电蜂鸣器，如音乐贺卡、门铃和扬声器等。
换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件，压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应，而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动，利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点，研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件，如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。
立体声耳机
传感器阵列
压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用，如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等，随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。为满足特定要求而开发的各种原型水声器件，采用了不同类型和形状的压电聚合物材料，如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等，以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点，最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中，感知声场内的声压，且不致由于其自身存在使被测声场受到扰动。而聚合物的高弹性则可减小水听器件内的瞬态振荡，从而进一步增强压电聚合物水听器的性能。
超声成像
压电聚合物换能器在生物医学传感器领域，尤其是超声成像中，获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性，使其易于应用到许多传感器产品中。
压电驱动器利用逆压电效应，将电能转变为机械能或机械运动，聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础，包括利用横向效应和纵向效应两种方式，基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。要使这些创造性设想获得实际应用，还需要进行大量研究。电子束辐照P（VDF-TrFE）共聚合物使该材料具备了产生大伸缩应变的能力，从而为研制新型聚合物驱动器创造了有利条件。在潜在国防应用前景的推动下，利用辐照改性共聚物制备全高分子材料水声发射装置的研究，在美国军方的大力支持下正在系统地进行之中。除此之外，利用辐照改性共聚物的优异特性，研究开发其在医学超声、减振降噪等领域应用，还需要进行大量的探索。
显示器件控制
压电式压力传感器
压电式压力传感器是利用压电材料所具有的压电效应所制成的。
优点：具有自生信号，输出信号大，较高的频率响应，体积小，结构坚固。
缺点：是只能用于动能测量。需要特殊电缆，在受到突然振动或过大压力时，自我恢复较慢。
压电式加速度传感器
压电元件一般由两块压电晶片组成。在压电晶片的两个表面上镀有电极，并引出引线。在压电晶片上放置一个质量块，质量块一般采用比较大的金属钨或高比重的合金制成。然后用一硬弹簧或螺栓，螺帽对质量块预加载荷，整个组件装在一个原基座的金属壳体中。为了隔离试件的任何应变传送到压电元件上去，避免产生假信号输出，所以一般要加厚基座或选用由刚度较大的材料来制造，壳体和基座的重量差不多占传感器重量的一半。
测量时，将传感器基座与试件刚性地固定在一起。当传感器受振动力作用时，由于基座和质量块的刚度相当大，而质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性很小。因此质量块经受到与基座相同的运动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样，质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上。由于压电晶片具有压电效应，因此在它的两个表面上就产生交变电荷（电压），当加速度频率远低于传感器的固有频率时，传感器给输出电压与作用力成正比，亦即与试件的加速度成正比，输出电量由传感器输出端引出，输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测试出试件的加速度；如果在放大器中加进适当的积分电路，就可以测试试件的振动速度或位移。
超声波是人耳听见的一种机械波，频率在20KHZ以上。人耳能听到的声音，振动频率范围只是20HZ－20000HZ。超声波因其波长较短、绕射小，而能成为声波射线并定向传播，机器人采用超声传感器的目的是用来探测周围物体的存在与测量物体的距离。一般用来探测周围环境中较大的物体，不能测量距离小于30mm的物体。
传感器
超声传感器包括超声发射器、超声接受器、定时电路和控制电路四个主要部分。它的工作原理大致是这样的：首先由超声发射器向被测物体方向发射脉冲式的超声波。发射器发出一连串超声波后即自行关闭，停止发射。同时超声接受器开始检测回声信号，定时电路也开始计时。当超声波遇到物体后，就被反射回来。等到超声接受器收到回声信号后，定时电路停止计时。此时定时电路所记录的时间，是从发射超声波开始到收到回声波信号的传播时间。利用传播时间值，可以换算出被测物体到超声传感器之间的距离。
压电材料除了以上用途外还有其它相当广泛的应用。如鉴频器、压电震荡器、变压器、滤波器等。
新材料的发展趋势是：复合化、功能特殊化、性能极限化和结构微型化。 性能优良的压电材料将成为本世纪重要的新材料。目前压电材料主要研究热点集中在弛豫型单晶、多元体系复合材料以及以下几个方面。
随着现代科学技术的发展，原子能、能源、航空航天、冶金、石油化工等许多工业和科研部门迫切需要能够在更高的温度下工作的电子设备。众所周知，PZT基压电陶瓷的Tc一般为300~360℃，不能满足某些应用领域的需要，研制一些具有优良压电性（高居里温度Tc）的压电陶瓷成为研究的热点。目前关于高温压电陶瓷的研究主要集中在BiScO3-PbTiO3（BSPT ）、碱金属铌酸盐和具有非钙钛矿结构的偏铌酸铅三种体系，高居里单晶材料主要为锂盐类压电和铁电单晶如铌酸锂（LiNbO3）、钽酸锂（LiTaO3）、锗酸锂（LiGeO3）等材料。
以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多晶粒组成的多晶材料。在高频器件以及超低压致动器和微机电系统应用方面，这样的尺寸不能满足需要。减小粒径至亚微米级，可以改进材料的加工性，可将基片做得更薄，以提高阵列频率。降低多层器件每层的厚度，从而降低驱动电压，这对提高叠层变压器、制动器的性能都非常有益。随着纳米技术的发展，细晶粒压电陶瓷材料的研究和应用正成为近期的热点。
目前所用的压电陶瓷绝大部分为铅基压电陶瓷，这些陶瓷材料中氧化铅约占70%左右。由于氧化铅有毒，高温下易挥发，从而这类材料在制备、使用及后续废弃处理过程中都会给环境和人类生活带来危害。随着环境保护和人类社会可持续发展的要求，发展环境协调性的无铅铁电压电陶瓷材料及技术是材料发展的趋势之一。目前对BaTiO3、钛酸铋钠（BNT）、铋层状结构以及铌酸盐四大类无铅压电陶瓷体系进行了大量的研究和开发工作。但总体上讲，无铅压电陶瓷与铅基压电陶瓷相比，还存在较大的差距，要获得与铅基压电陶瓷性能相近的无铅体系压电陶瓷，还需要进行大量深入的研究工作。
来源：材料十
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