压电陶瓷高压极化仪通过施加直流电场使其内部电畴沿电场方向排列,从而赋予材料压电性能。压电陶瓷在极化前,各晶粒内的自发极化方向随机分布,导致材料整体无压电效应。极化仪通过施加高电压并控制温度、时间参数,迫使电畴沿电场方向定向排列,形成单畴结构,使材料获得宏观的压电性能。该设备广泛应用于超声换能器、水声/电声设备、医学成像、传感器等需要压电材料的领域。
压电陶瓷本身不具备压电性能,需通过人工极化处理实现电畴定向排列。其核心机理是:在陶瓷样品两端施加足够强度的直流电场(通常 3-5kV/mm),并配合特定温度与保温时间,迫使原本杂乱无章的电畴沿电场方向取向排列。极化完成后,外电场移除,由于内部应力等回复力作用,电畴无法完全恢复无序状态,形成非零的剩余极化强度,这便是压电效应的来源。
压电陶瓷高压极化仪是一种用于对压电陶瓷材料进行极化处理的设备,其核心功能是通过施加高压直流电场,使压电陶瓷内部的电畴沿电场方向定向排列,从而赋予材料压电性能。
压电陶瓷的极化过程基于电介质极化原理。在无外电场时,陶瓷内部的电畴(自发极化方向一致的小区域)方向杂乱无章,极化效应相互抵消,材料整体不显压电性。当施加足够强的直流电场时,电畴方向发生转动,趋向于与外电场方向一致。外电场强度达到饱和后,撤去电场,电畴方向基本保持不变,材料获得剩余极化强度,从而具备压电特性。
根据应用场景不同,极化方式主要分为三类:
油浴极化:将样品浸入绝缘硅油中极化,电场分布均匀,适用于块体陶瓷,如扬声器、传感器元件的批量处理;
电晕极化:通过电晕放电产生不均匀电场,适合薄膜类材料的表面极化;
真空极化:在真空环境下极化,避免空气电离干扰,常用于高精度压电元件(如航空航天传感器)。