壓電電動機

簡介

壓電電動機是利用壓電材料在施加電場後形狀改變的原理而製成的電動機。有的壓電電動機利用了逆壓電效應，即材料為了線性或轉動運動而發生聲學的或者超聲的振動。在另一種機制里，單板的延伸被用來產生一系列的伸展和定位，就像毛毛蟲的前進機制一樣。

壓電效應

壓電效應（英語：Piezoelectricity），是電介質材料中一種機械能與電能互換的現象。壓電效應有兩種，正壓電效應及逆壓電效應。壓電效應在聲音的產生和偵測，高電壓的生成，電頻生成，微量天平（英語：microbalance），和光學器件的超細聚焦有著重要的運用。

1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發現電氣石具有壓電效應。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應，並得出了正逆壓電常數。1910年，德國物理學家沃德馬·沃伊特發表著作《晶體物理學教科書》（Lehrbuch der Kristallphysik，Textbook on Crystal Physics）。這本書描述了20種能夠產生壓電效應的自然晶體，並且用張量分析來嚴格定義壓電常數。

壓電材料

壓電材料會有壓電效應是因晶格內原子間特殊排列方式，使得材料有應力場與電場耦合的效應。根據材料的種類，壓電材料可以分成壓電單晶體、壓電多晶體（壓電陶瓷）、壓電聚合物和壓電複合材料四種。根據具體的材料形態，則可以分為壓電體材料和壓電薄膜兩大類。

壓電單晶體

壓電單晶體大多數為鐵電晶體。另外還包括石英、硫化鎘、氧化鋅、氮化鋁等晶體。這些鐵電晶體包括：

含氧八面體的鐵電晶體，例如鈦酸鋇晶體、具有鈮酸鋰結構的鈮酸鋰、鈮酸鉭和具有鎢青銅結構的鈮酸鍶鋇晶體。
含有氫鍵的鐵電晶體，例如磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、和磷酸氫鉛（及磷酸氘鉛）晶體。
含層狀結構的鈦酸鉍晶體等。

目前套用最廣泛的非鐵電性的石英壓電晶體、鐵電型壓電晶體鈮酸鋰和鈮酸鉭等。

壓電多晶體（壓電陶瓷）

陶瓷的壓電性質最早是在鈦酸鋇上發現的，但是由於純的鈦酸鋇陶瓷燒結難度較大，且居里點（120℃左右）、室溫附近（5℃左右）有相變發生，即使改變其摻雜特性，其壓電性仍然不高。1950年左右發明的鋯鈦酸鉛（簡稱：PZT）則是迄今為止使用最多的壓電陶瓷。

壓電聚合物

早在1940年，蘇聯就曾發現木材具有壓電性。之後又相繼在苧麻、絲竹、動物骨骼、皮膚、血管等組織中發現了壓電性。1960年發現了人工合成的高分子聚合物的壓電性。1969年發現電極化後的聚偏二氟乙烯具有較強的壓電性。具有較強壓電性的材料包括PVDF及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龍-11等。

壓電複合材料

壓電複合材料是由兩種或多種材料複合而成的壓電材料。常見的壓電複合材料為壓電陶瓷和聚合物（例如聚偏氟乙烯活環氧樹脂）的兩相複合材料。這種複合材料兼具壓電陶瓷和聚合物的長處，具有很好的柔韌性和加工性能，並具有較低的密度、容易和空氣、水、生物組織實現聲阻抗匹配。此外，壓電複合材料還具有壓電常數高的特點。壓電複合材料在醫療、感測、測量等領域有著廣泛的套用。