下面我们利用压电陶瓷测试压电效应和逆压电效应。常用的压电陶瓷是由锆钛酸铅(PZT)材料做成的。将PZT材料做成的压电陶瓷片粘在圆形黄铜片上就构成了压电陶瓷元件。它具有明显的压电效应。首先,将压电陶瓷片A的两根引线通过一个按钮开关与信号发生器相联。将压电陶瓷片B的两根引线与扩音器(带喇叭)的输入端相连。将A、B两个压电陶瓷片用黑封泥固定在同一个木板制成的箱子上。当观察者将按钮开关按下,接通信号发生器和压电陶瓷A时,由于逆压电效应,A开始振动,并把振动传给木箱,木箱的振动传给压电陶瓷B,由于压电效应,使B两边产生变化电信号,再传给扩音器使喇叭发声,所以这个实验同时演示了压电效应和逆压电效应。压电显微操作仪PMM 6可用于兔子卵母细胞和胚胎的ICSI等实验。武汉细胞内膜打孔压电DNA注射
06年是居里兄弟皮尔(P·Curie)与杰克斯(J·Curie)发现压电效应(piezoelectriceffect,注一)的一百二十六周年。1880年前在杰克斯的实验室发现了压电性。起先,皮尔致力于焦电现象(pyroelectriceffect,注二)与晶体对称性关系的研究,后来兄弟俩却发现,在某一类晶体中施以压力会有电性产生。他们又系统的研究了施压方向与电场强度间的关系,及预测某类晶体具有压电效应。经他们实验而发现,具有压电性的材料有:闪锌矿(zincblende)、钠氯酸盐(sodiumchlorate)、电气石(tourmaline)、石英(quartz)、酒石酸(tartaricacid)、蔗糖(canesuger)、方硼石(boracite)、异极矿(calamine)、黄晶(topaz)及若歇尔盐(Rochellesalt)。这些晶体都具有各向异性(anisotropic)结构,各向同性(isotropic)材料是不会产生压电性的。美国精子制动压电细胞注射PMM可用于移去卵细胞内的染色体,它可以用平口针迅速的穿透透明带,而无须用尖头针。
时值压电效应发现的一百周年,特参考马逊(W.P.Mason)之作撰写本文,简介压电性之历史及其应用。早期压电效应*止于学术上的趣味性研究,而如今则已成为非常有用的效应,用它制出各式各样的声电换能器,其操作频谱可由100Hz起涵盖至几个GHz,依频率的不同而有不同的用途。声纳、反潜、海底通讯、电话通讯等是低频(声频、AF波段)讯号**典型的应用。在几个MHz范围,其波长在毫米范围,适合用来作非破坏性的检验材料(nondestructivetesting,简称NDT)与医学诊断上,所谓超声波成像术、全像摄影术、计算机辅助声波断层摄影术等就是针对这些用途而研究的。频率在VHF、UHF波段则使用压电性所研制出来的表面声波电子组件。如延迟线、各式滤波器、回旋器(convolver)、相关器(correlator)等讯号处理组件,在通讯上与讯号处理上具有重要的应用。当频率高至低微波波段,其对应波长在微米范围,用来制作声学显微镜,其解像力可和传统的光学显微镜比美,而其机械波而非电磁波的独特性质,则可弥补光学显微镜在应用上的不足。
压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。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。压电显微操作仪PMM 6可用于牛卵母细胞和胚胎的ICSI等实验。
压电打火机的电压陶瓷元件产生的瞬间电压用什么仪器可以测量呢?起初,我们试图用普通指针式多用电表直流高压挡测量,发现每次按动点火元件的黑色塑料压杆时,由于两个电极接出的电压只能使指针略微抖动一下。分析原因是,因为电压脉冲持续时间甚短,指针惯性较大,指针无法同步体现电压的变化做大幅偏转。换用数字显示型多用电表,本以为其无指针惯性影响,应该能读出瞬间高电压来,谁知事与愿违,我们根本看不到预想的高电压读数,只能看到一些变换不定的低电压数据。分析起来,这是由于液晶显示响应速度较慢,点火电压脉冲持续时间甚短,来不及显示比较高瞬间电压,只能显示电压降落(较平缓阶段)过程中的某些随机电压读数。***,我们搬出实验室的“重磅武器”──示波器,再做一试。我们用的是实验室**普通的J2459型学生示波器,连接线为两条普通的带终鱼夹的导线。从理论上讲,示波器是利用电子束偏转后打在荧光屏上显示光点移动的,电子束惯性极小,应该能“跟踪”上点火高压脉冲的变化,实验结果不出所料。PMM利用压电单元的快速形变的惯性力来驱动显微注射针,可以平滑地穿透透明带和弹性细胞膜。深圳PMM 压电压电注射
压电显微操作器PMM利用压电元件产生的驱动力来展示其对各种样品的优异穿孔能力。武汉细胞内膜打孔压电DNA注射
压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电压电效应是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。逆压电是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。压电晶体是各向异性的,并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应,但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。武汉细胞内膜打孔压电DNA注射
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