圧電材料 (Piezoelectric material)

圧電材料とは

外部から結晶に機械的応力を加えると、結晶の格子間隔が変化して電気分極が現れる現象を利用する材料をいう。 機械・電気の両エネルギー間の相互変換に用いられる。 圧電材料は有機、無機ともに膨大な数が存在する。代表的なものを以下に示す。

圧電材料一例

• 水晶

  水晶振動子やフィルターなどの電気通信材料に用いられる

• ロッシェル塩

  かつてはクリスタルイヤホン、マイクロホンなどに用いられたが現在ではあまり使われていない

• BaTiO₃系セラミックス

  チタン酸バリウムは0[℃]に第二相転移、120[℃]にキュリー点を示すため扱いにくい温度特性をもつ。 このためBaTiO₃-PbTiO₃か、CaTiO₃などの固有体を作り、特性を改良して超音波振動子や水中音響変換器などに広く用いられている

• PZT

  ジルコン酸鉛(PbZrO₃)とチタン酸塩(PbTiO₃)の固溶体セラミックスで、家庭用ガス器具の圧電着火素子、超音波振動子、圧電ブザーなどに使用される。 現在最も汎用性が高い圧電材料である

• ADP,KDP

  ADPはリン酸二水素アンモニウム(NH₄H₂PO₄)、KDPはリン酸二水素カリウム(KH₂PO₄)の略称で水中音響、レーザーの変調などに用いられる

• 有機高分子

  PVDF（ポリフッ化ビニリデン）、PVC（ポリ塩化ビニル）、ナイロン11（ポリアミド）、ビニリデンシアナイド系共重合体などがあり、PVDFは高音用スピーカ、超音波診断器探触子として使用されている

• 無機‐高分子混合体

  プラスチック及びゴムをバインダーとしてPZT、BaTiO₃を分散させ、可とう性を付与したものである