关于压电陶瓷一些常见问题的解答

1）我想在我的压电陶瓷上涂一层涂料，这会减少它的位移吗？

答：任何与压电陶瓷平行的附加材料都会使得压电陶瓷的负载增加，从而降低它的性能。然而，在大多数情况下，与压电陶瓷的刚度相比，外衣的刚度会较低，所以影响是较小的（<5%）。

2）我可以使用油对压电陶瓷进行冷却吗？

答：可以。对于一些应用，压电陶瓷本身产生的热量（自发热）是显著的，可以通过空气流或油流进行冷却的目的。冷却油必须是清洁的电介质油（绝缘油），因为任何杂质都可能会引起电化学反应，最终导致压电陶瓷的损坏、失效。另外注意，对于横截面较大的压电陶瓷，它的表面与内部的热梯度可能很大，因此保持可接受的表面温度可能不够。

3）可以对压电陶瓷施加扭力吗？

答：不建议对压电陶瓷施加扭力。通过螺母对压电陶瓷施加预紧力时，必须确保预紧的拧紧扭力不会传递到压电陶瓷上。大于1MPa的剪切力，可能会导致压电陶瓷间胶层的断裂。

4）我可以在压电陶瓷上施加多大的预紧力？

答：我们建议压电陶瓷工作在0~80MPa的预紧力下。预紧力的设计必须确保在任何条件下，预载力都在这个范围。通常值为10~20MPa。

5）我可以对压电陶瓷叠堆施加负压吗？

答：可以。可以通过施加一定的负压来增加压电陶瓷在准静态下的位移。然而，为了避免压电陶瓷被退极化的风险，电场应受到限制：在室温、无负载下，对于N51和N57材料，负压不得超过-0.7kV/mm，对于N59材料为-0.25kV/mm，N46材料为-1.5kV/mm。而在高温和高负载情况下，这些建议值必须减小。

1）我不能测量到压电陶瓷弯曲片参数表中的谐振频率值，原因是什么？

答：参数中所列的谐振频率是在无附加质量（悬臂）状态下定义的。在无任何夹持的状态下，第一谐振频率将是更高的，所以夹持力对谐振频率有影响。类似地，在压电陶瓷弯曲片的顶端加上一个负载（如镜片等）将会降低第一谐振频率。

2）多层压电陶瓷的内部电极暴露在外，如何处理？

答：对于多层压电陶瓷，如果内部电极暴露在外，则需要降低外加电压Vmax以避免产生电弧。必须对暴露区域进行涂层。安全起见，请更换新的压电陶瓷。

1）在压电剪切片中未提到出力。它的出力是多少？

答：对于压电陶瓷剪切片，由于它的高刚度，测量它的出力难度很大。这是我们未在参数表中提的原因。可以通过自由位移与刚度相乘来估算出力，刚度值可通过S55E获得，S55E的值为4.3e-11m^2/N。

2）压电陶瓷剪切片可以高频使用吗？

答：因其高刚度及高谐振频率，压电陶瓷剪切片可用于快速操作（快速响应）。然而，连续高频使用可能会产生问题。这是因为它的非线性意味着高损耗（比d33陶瓷更高），所以压电陶瓷本身会发热。通常，在2kHz下工作几分钟不是问题。如果需要更高的频率或更长的持续时间，则必须降低施加的工作电压，否则压电陶瓷将缓慢地退极化（失去极化）。

3）对于压电陶瓷剪切片，推荐的预紧力是多少？

答：通常的d33压电陶瓷叠堆，在高频使用时需要预加预紧力，因为惯性力会变得显著，在压电陶瓷内部产生拉伸应力。对于剪切型压电陶瓷，它的惯性力是一个剪切的力，所以轴向预紧力产生的影响是有限的。但在某些情况下，为了改善刚度（通过压缩胶层/胶合线）或为了避免弯曲（如果重心远离于固定端），轴向预紧力是非常有益的。

4）压电陶瓷剪切片上可施加的最大轴向负载是多大？

答：压电陶瓷剪切片通常是在3.5MPa的压力下进行测试的。压电陶瓷可以承受更高的压缩力（>50MPa），但在实际使用中，我们建议压电陶瓷剪切片的轴向负载不超过5MPa。这是因为在接触面上很小的缺陷也会导致应力的集中，从而破坏压电陶瓷。如果要求高压力，我们推荐使用较高平面度的接触面（包括压电剪切片表面与结构上的接触面）。

5）可施加在压电陶瓷剪切片上的最大剪切负载是多少？

答：这种陶瓷能承受很高的负载。实际上，陶瓷和基底之间的接口面决定了最大剪切负载。

如果运动是通过摩擦传递的，则最大负载将取决于接触面处的压力和静摩擦系数。例如，2MPa压力×0.2摩擦系数=0.4MPa，对于5×5mm的剪切片，它的最大剪切负载约10N。如果使用环氧树脂粘合固定，最大剪切负载将取决于所用环氧树脂的强度。通常，环氧树脂可在5MPa的剪切应力下安全使用，在5×5mm的剪切片上使用，它的最大剪切负载约125N。

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