电子陶瓷磁性材料给我们生活带来了哪些便利?
茫茫大海中探测到古代沉船的精确位置，你可知道探测人员的“千里眼”、“顺风耳”是什么？将按钮轻轻一按，煤气灶燃起蓝色的火焰，你可知道是什么实现了这种便利？隐身飞机飞到敌人雷达的眼皮底下也难以被发现，你知道它使用了什么“障目法”？ 手机、笔记本电脑，体积越来越小，功能越来越多，你知道又是什么带来了这一系列的变化？ 以上各种各样的有趣现象、神奇功能，都离不开陶瓷大家族中一位活力四射的成员枣电子陶瓷。电子陶瓷不仅具有传统陶瓷的耐高温、耐腐蚀、耐风化等特性，而且在电、磁、声、光等方面具有许多优异的性能。十九世纪末到二十世纪初是电子陶瓷的萌芽时期，到现在为止，材料科学工作者已开发出了许多性能远远优于天然矿物的电子材料，例如磁性材料铁氧体，铁电材料钛酸钡等。电子陶瓷的特殊性能主要取决于材料内部的电子状态，原子核结构以及原子的组合、排列方式。由于内部结构的不同，电子陶瓷有不同的性能和用途，一般分为：绝缘陶瓷，介电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、半导体陶瓷、红外传感器用陶瓷和透明陶瓷。陶瓷同金属材料、有机材料一起，共同组成支撑社会发展的基础材料。下表列出了一些随电子陶瓷的发展而问世的电子产品的具体例子，从中我们可以体会到电子陶瓷对人类进步的推动作用。表1 随电子陶瓷的发展而问世的电子产品的具体例子产品名称 电子陶瓷在电子技术方面所起的作用 效果 晶体管收音机 钛酸钡和铁氧体实用化使得L、C元件小型化、降低价格 手提式设备增加 计算机 超小型、矩形磁滞回线材料和铁氧体的开发，促使记忆元件出现 产业工业化 电视机 因偏转线圈使用的铁氧体的开发，出现了廉价的阴极射线管 民用产品的普及 电话传送 通讯用铁氧体的开发，使得传送装置小型化 电话线路大容量 携带式无线电装置 PZT压电陶瓷开发，使得滤波器小型化，低功耗 小型化 对电子陶瓷形形色色的应用事例，我们无法一一列举，只能“管中窥豹”。例如，文章开头提到的海底探测事例是使用磁致伸缩材料制造的电声换能器。受外加交变磁场激励后，磁致伸缩材料将产生伸缩振动，由此产生声波；反之，当这种材料在声波的压力下发生形变时，材料内部的磁感应强度也产生较大的变化，从而使线圈中产生感应电流。利用这种效应，就可以发射和接收声波。除磁致伸缩性之外，有的材料还有较为明显的电致伸缩现象，应用于微位移器和定位器，比如在高精度的光学系统中用作长度和角度的精密调整，其位置调节精度可以达到纳米级（10－10米）。形象的说，在材料体内仿佛有一种独特的“弹簧”，可以被磁或电诱发，虽然它的伸长量很小（微米级或纳米级），却能大显神通。除了电致伸缩效应外，另一种可以使机械能和电能互相转化的效应就是压电效应。所谓压电效应，指的是某些介质由于内部不存在对称中心，所以在力的作用下会产生形变，引起介质表面带电，称为正压电效应；反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称为逆压电效应。这种神奇的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动和频率控制的功能。例如，利用压电陶瓷将外力转换为电能的特性，可以创造出压电打火机、炮弹引爆装置，上文煤气灶打火的例子用到的就是这种陶瓷。另外，压电陶瓷还可以作为敏感材料，如制作压电地震仪，可以对人类不能感知的细微振动进行监测，并精确地测出地震方位和强度，从而预测地震，减少损失。又如基于压电效应制作的压电驱动器，能实现精确控制的功能，是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。可以说，压电陶瓷不仅广泛应用于高科技，而且颇具“平民性”，服务于人们的日常生活，使其更便捷、更舒适。
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