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、微量天平和光學器件的超細聚焦有着重要的運用。
正壓電效應
當對壓電材料施以物理壓力時，材料體內之電偶極矩會因壓縮而變短，此時壓電材料為抵抗這變化會在材料相對的表面上產生等量正負電荷，以保持原狀。這種由於形變而產生電極化的現象稱為「正壓電效應」。
逆壓電效應
若欲持續產生電能，須使材料振動。當在壓電材料表面施加電場（電壓），因電場作用時電偶極矩會被拉長，壓電材料為抵抗變化，會沿電場方向伸長。這種通過電場作用而產生機械形變的過程稱為「逆壓電效應」。
壓電材料
最普遍製造的壓電陶瓷材料包含鈦酸Barium（BaTiO3）、鈦酸鉛（PbTiO3）和embatanYann酸鉛（Pb(ZrTi)O3, PZT）的化合物，後者即俗稱的PZT材料。PZT屬於鈣鈦礦結構，其結構為一般的ABO3形式。
壓電材料的特性
壓電材料具有自發極化特性，即晶胞的正負電荷濃度相互分離。同時，晶胞的軸線沿自發極化的方向延伸，產生自發應變。
壓電效應的應用
壓電效應目前用於點火器、揚聲器和信號轉換器等多種日常用品。此外，由於內燃機中的壓電控制噴射閥減少了傳遞時間，大大改善了平滑度和廢氣質量，壓電促動器技術也在汽車技術中得到認可。
壓電效應與應用
壓電效應是指某些材料在受到機械應力時，會產生電極化現象，並產生電壓。相反地，當施加電場時，這些材料也會產生機械形變。壓電材料的種類繁多，應用範圍廣泛，在各行各業中扮演著重要的角色。
壓電材料種類
壓電材料可分為天然和人造兩大類。天然壓電材料主要為石英、電氣石等晶體，而人造壓電材料則包含各種陶瓷、聚合物等材料。
| 材料類型 | 常見材料 | 特性 | 應用 |
|---|---|---|---|
| 天然壓電材料 | 石英、電氣石 | 化學穩定性高、機械強度高 | 鐘錶、電子元件 |
| 人造壓電材料 | 磷酸鋯鉛、鈦酸鋇 | 可調整電學和機械性質 | 敏感元件、醫療器材 |
壓電效應的應用
壓電效應的應用範圍相當廣泛，以下列舉幾個常見的例子：
- 感測器: 壓電材料可用於製作各種感測器，例如壓力感測器、加速度計、振動感測器等。這些感測器利用壓電材料將機械應力轉換為電訊號，可廣泛應用於工業自動化、醫療器材、環境監測等領域。
- 致動器: 壓電材料也可以用來製作致動器，例如超音波馬達、微型泵浦、噴墨打印頭等。這些致動器利用壓電材料將電訊號轉換為機械運動，可應用於精密的機器人控制、微流體操控、影像列印等領域。
- 能量收集: 壓電材料可以將機械能轉換為電能，可用於製作能量收集裝置，例如人體運動能量收集器、環境振動能量收集器等。這些裝置可以為小型電子設備或感測器提供電力，減少對電池的依賴，促進綠色能源的發展。
壓電材料的未來發展
壓電材料的研究與開發仍然持續進行中，未來將朝著以下幾個方向發展：
- 高性能材料: 尋找具有更高壓電係數、更強機械強度、更穩定化學性質的壓電材料，以提升其應用效率。
- 微型化與多功能化: 開發微型化、多功能化的壓電裝置，例如微型感測器、微型致動器、可穿戴式能量收集器等，以滿足更精密的應用需求。
- 複合材料與奈米技術: 利用複合材料和奈米技術，開發新型壓電材料，以提升其效能和應用範圍。
相信壓電材料的發展將持續為各行各業帶來新的技術突破，並為人類生活帶來更大的便利與福祉。