烧结后的压电陶瓷通常具备压电性,但需满足以下关键条件:
烧结仅是陶瓷成型工艺的一环,此时材料内部电畴(微小电场区域)处于随机排列状态,无法直接展现压电性。需通过极化处理(施加高压电场)使电畴定向排列,才能激活压电效应。例如,锆钛酸铅(PZT)陶瓷需在20-30kV/cm的电场中极化10-30分钟。
烧结温度、时间需精确控制:
温度不足:陶瓷密度低、孔隙率高,导致电场穿透性差,压电性弱;
温度过高:可能引发晶粒异常长大或成分挥发,破坏晶体结构,降低压电系数。
配方中掺杂元素(如La³⁺替代Pb²⁺)可调控晶格畸变,优化压电性能。此外,晶粒尺寸均匀性、相组成(如钙钛矿相含量)均直接影响压电性。
极化后需冷却至室温再撤去电场,避免电畴反向排列;
环境因素(如湿度、温度)可能导致退极化,需封装保护。
结论:烧结本身不赋予压电性,但为极化处理提供了基础。通过优化烧结工艺与极化条件,可制备出高性能压电陶瓷,广泛应用于传感器、换能器等领域。