П'єзоелектричні матеріали, кристалічні речовини з добре вираженими п'єзоелектричними властивостями (див. П'єзоелектрика ), вживані для виготовлення електромеханічних перетворювачів: п'єзоелектричних резонаторів, п'єзоелектричних датчиків, випромінювачів і приймачів звуку і ін. Основними характеристиками П. м. є: 1) коефіцієнт електромеханічного зв'язку , де d — пьезомодуль, Е — модуль пружності, e — діелектрична проникність (у анізотропних П. м. всі ці і нижченаведені величини — тензорні); 2) величина до 2 I tgd, що визначає ккд(коефіцієнт корисної дії) перетворювача (d — кут діелектричних втрат); 3) відношення механічної потужності пьезоелемента на резонансній частоті до квадрата напруженості електричного поля в нім; визначається величиною ( de ) 2 ; 4) і визначають чутливість приймача звуку відповідно в області резонансу і на низьких частотах ( с зв — швидкість звуку в П. м.). У таблиці. приведені характеристики деяких найбільш поширених П. м. До П. м. в залежності від призначення пред'являються спеціальні вимоги: висока механічна і електрична міцності, слабка температурна залежність характеристик, висока добротність, вологостійкість і т.д.
Основні характеристики найбільш поширених п'єзоелектричних матеріалів при температурі 16—20 °С
Плот- ность, r кг/м 3
Сько- рость звуку, С зв , 10 3 м/сек
Діелект- річеськая проникність, e
Пьезо- модуль, d, 10 12 к/н
Тангенс кута діелект- річеських втрат, tg d×10 2
Коеф- фіциент електро- механі- чесанням зв'язку до
k 2 /tgd
Прімеча- ніє
Кварц
2,6
5,47 (11)
4,5 (11)
2,31 (11)
< 0,5
0,095
>0,4
зріз x
Дегидрофосфат амонія (АДР)
1,8
5,27 (33)
21,8
24 (36) /2
< 1
0,3
>8
зріз 45°
Сульфат літію
2,05
4,7 (33)
10,3 (22)
18,3 (22)
< 1
0,37
>10
относите- льно осі z
Сегнетова сіль
1,77
3,9 (22)
250 (11)
172 (14) /2
> 5
0,67
<13
зріз в
Сульфонодід сурми
5,2
1,5 (33)
1000 (33)
5—10
0,8 (33)
9
зріз 45° относите- льно осі x; речовина при T > 55 °С распада- ется
Пьезокераміка
Титанат барії (ТБ—1)
5,3
1500
2—3
дані фірми Клівайт (США)
Титанат барії кальцію ТБК—3)
5,4
1180
1,3; 4,0
Група цирконату — титанату свинцю ЦТС—23
7, 4
1100
0,75—2,0
ЦТБС—3
7,2
2300
1,2—2,0
ЦТСНВ—1
7,3
2200
1,9—9,5
Pzt—5h
7,5
3400
2,0—3,0
Pzt—8
7,6
1000
0,4—0,7
Примітка. Цифри в дужках в монокристалів визначають індекси відповідних тензорних характеристик, наприклад: (36)/2 означає d 36 . Для пьезокераміки верхні значення постійних мають індекси (11) або (31), а ніжніє (33), величини d 31 < 0, d 33 > 0 . Значення tgd для кристалів дани для поля < 0,05 кв / см ; для пьезокераміки tgd дається в інтервалі 0,05 кв / см £ E < 2 кв / див. Дані для вітчизняної пьезокераміки дани на підставі ГОСТ(державний загальносоюзний стандарт) 18 927—68.
П. м. можуть бути розбиті на: монокристали, що зустрічаються у вигляді природних мінералів або штучно вирощувані (кварц, дігидрофосфати калія і амонія, сегнетова сіль, ніобат літію, силікоселеніт і германоселеніт і ін.), і полікристалічні сегнетоелектрічеськие тверді розчини, піддані після синтезу поляризації в електричному полі (пьезокераміка). З П. м. першої групи застосовуються лише деякі кристали, наприклад кварц, що володіє великою температурною стабільністю властивостей, механічною міцністю, малими діелектричними втратами і вологостійкістю. Недоліки — порівняно слабкий п'єзоефект, малі розміри кристалів, трудність обробки. Використовується головним чином в п'єзоелектричних фільтрах і стабілізаторах частоти (див. Кварцевий генератор ); у лабораторній техніці застосовуються кварцеві випромінювачі і приймачі ультразвука. Дігидрофосфат амонія — штучно вирощуваний сегнетоелектрічеський кристал, хімічно стійок, до точки плавлення ( Т пл = 130 °С) володіє порівняно сильно вираженим п'єзоефектом і малою щільністю, проте недостатньо механічно готується. Кристали сегнетової солі (вирощувані до великих розмірів) мають високі значення характеристик, що визначають чутливість приймача звуку. Мала вологостійкість, низька механічна міцність, а також сильна залежність властивостей від температури (із-за низьких значень температури Кюрі і Т пл = 55 °С) і напруженості електричного поля обмежують вживання сегнетової солі. Ніобат літію, силікоселеніт і германоселеніт поряд з сильно вираженим п'єзоефектом і високою механічною міцністю володіють високою акустичною добротністю і використовуються в області гіперзвукових частот (див. Гіперзвук ). Турмалін, гидрофосфат калія, сульфат літію і ін. практично не використовуються. Найбільш поширеним промисловим П. м. є п'єзоелектрична кераміка .
Літ.: Фізична акустика, під ред. В. Мезона, пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 1, ч. А, М., 1966; Матаушек І., Ультразвукова техніка, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1962; Ультразвукові перетворювачі, пер.(переведення) з англ.(англійський), під ред. Е. Кикучи, М., 1972.
