如今壓電陶瓷已經被科學家應用到**建設、科學研究、工業生產以及和人民生活密切相關的許多領域中,成為信息時代的多面手。在航天領域,壓電陶瓷制作的壓電陀螺,是在太空中飛行的航天器、人造衛星的“舵”。依靠“舵”,航天器和人造衛星,才能保證其既定的方位和航線。傳統的機械陀螺,壽命短,精度差,靈敏度也低,不能很好滿足航天器和衛星系統的要求。而小巧玲瓏的壓電陀螺靈敏度高,可靠性好。在潛入深海的潛艇上,都裝有人稱水下偵察兵的聲納系統。它是水下導航、通訊、偵察敵艦、清掃敵布水雷的不可缺少的設備,也是開發海洋資源的有力工具,它可以探測魚群、勘查海底地形地貌等。在這種聲納系統中,有一雙明亮的“眼睛”——壓電陶瓷水聲換能器。當水聲換能器發射出的聲信號碰到一個目標后就會產生反射信號,這個反射信號被另一個接收型水聲換能器所接收,于是,就發現了目標。目前,壓電陶瓷是制作水聲換能器的比較好材料之一。壓電顯微操作儀PMM 6可用于豬卵母細胞和胚胎的ICSI等實驗。武漢透明帶壓電小鼠ICSI
什么是壓電陶瓷呢?其實它是一能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。所謂壓電效應是指某些介質在受到機械壓力時,哪怕這種壓力微小得像聲波振動那樣小,都會產生壓縮或伸長等形狀變化,引起介質表面帶電,這是正壓電效應。反之,施加激勵電場,介質將產生機械變形,稱逆壓電效應。1880年法國人居里兄弟發現了“壓電效應”。1942年,***個壓電陶瓷材料——鈦酸鋇先后在美國、前蘇聯和日本制成。1947年,鈦酸鋇拾音器——***個壓電陶瓷器件誕生了。50年代初,又一種性能**優于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料--鋯鈦酸鉛研制成功。從此,壓電陶瓷的發展進入了新的階段。60年代到70年代,壓電陶瓷不斷改進,逐趨完美。如用多種元素改進的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷,以鋯鈦酸鉛為基礎的三元系、四元系壓電陶瓷也都應運而生。這些材料性能優異,制造簡單,成本低廉,應用***。利用壓電陶瓷將外力轉換成電能的特性,可以制造出壓電點火器、移動X光電源、炮彈***裝置。用兩個直徑3毫米、高5毫米的壓電陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一種可連續打火幾萬次的氣體電子打火機。昆明壓電PMM 6UPiezo-ICSI 相比常規 ICSI方法,可有效提高ICSI受精率。
傳統的壓電陶瓷較其它類型的壓電材料壓電效應要強,從而得到了廣泛應用。但作為大應邊,高能換能材料,傳統壓電陶瓷的壓電效應仍不能滿足要求。于是近幾年來,人們為了研究出具有更優異壓電性的新壓電材料,做了大量工作,現已發現并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3單晶(A=Zn2+,Mg2+)。這類單晶的d33比較高可達2600pc/N(壓電陶瓷d33比較大為850pc/N),k33可高達0.95(壓電陶瓷K33比較高達0.8),其應變>1.7%,幾乎比壓電陶瓷應變高一個數量級。儲能密度高達130J/kg,而壓電陶瓷儲能密度在10J/kg以內。鐵電壓電學者們稱這類材料的出現是壓電材料發展的又一次飛躍。現在美國、日本、俄羅斯和中國已開始進行這類材料的生產工藝研究,它的批量生產的成功必將帶來壓電材料應用的飛速發展。
壓電效應是某些介質在力的作用下產生形變時,在介質表面出現異種電荷的現象。實驗表明,這種束縛電荷的電量與作用力成正比,而電量越多,相對應的兩表面電勢差(電壓)也越大。這種神奇的效應已被應用到與人們生產、生活、***、科技密切相關的許多領域,以實現力──電轉換等功能。例如用壓電陶瓷將外力轉換成電能的特性,可以生產出不用火石的壓電打火機、煤氣灶打火開關、炮彈觸發引信等。此外,壓電陶瓷還可以作為敏感材料,應用于擴音器、電唱頭等電聲器件;用于壓電地震儀,可以對人類不能感知的細微振動進行監測,并精確測出震源方位和強度,從而預測地震,減少損失。利用壓電效應制作的壓電驅動器具有精確控制的功能,是精密機械、微電子和生物工程等領域的重要器件。可以說,壓電陶瓷等器件不僅廣泛應用于科技領域,還頗具“平民性”,對廣大“煙民”來說,天天與壓電陶瓷發生著“零接觸”,卻熟視無睹。目前流行的一次性塑料打火機,有相當一部分是采用壓電陶瓷器件來打火的。取出其中的壓電打火元件,PMM具備快速響應的特點,能夠在短時間內完成實驗操作,減少了操作時間和不確定性。
06年是居里兄弟皮爾(P·Curie)與杰克斯(J·Curie)發現壓電效應(piezo electric effect,注一)的一百二十六周年。1880年前在杰克斯的實驗室發現了壓電性。起先,皮爾致力于焦電現象(pyroelectriceffect,注二)與晶體對稱性關系的研究,后來兄弟倆卻發現,在某一類晶體中施以壓力會有電性產生。他們又系統的研究了施壓方向與電場強度間的關系,及預測某類晶體具有壓電效應。經他們實驗而發現,具有壓電性的材料有:閃鋅礦(zincblende)、鈉氯酸鹽(sodiumchlorate)、電氣石(tourmaline)、石英(quartz)、酒石酸(tartaricacid)、蔗糖(canesuger)、方硼石(boracite)、異極礦(calamine)、黃晶(topaz)及若歇爾鹽(Rochellesalt)。這些晶體都具有各向異性(anisotropic)結構,各向同性(isotropic)材料是不會產生壓電性的。利用壓電破膜儀 PMM ,可以精確控制和操作受精卵,提高受孕成功率。昆明精子制動壓電ES注射
PMM利用壓電單元的快速形變的慣性力來驅動顯微注射針,可以平滑地穿透透明帶和彈性細胞膜。武漢透明帶壓電小鼠ICSI
卵胞漿內單精子顯微注射(ICSI)不僅用于人類輔助生殖(ART),而且在稀有物種保護、轉基因動物的生殖系拯救或任何獸醫輔助受孕過程中也被***用于獸醫體外受精。壓電輔助ICSI于1995年***被描述,可用于標準ICSI失敗的動物(如小鼠)的輔助受孕。該技術所需的顯微注射工作站與標準ICSI非常相似,但在毛細管支架上增加了一個壓電沖擊單元。本用戶指南重點介紹壓電輔助顯微注射程序本身。摘要卵母細胞胞漿內單精子顯微注射,即將單個精子直接注射到卵子的細胞質中,***在倉鼠身上被描述,并已成功應用于人類,以及其他物種,如小鼠。在動物模型中進行的ICSI是研究直接受精過程以及不孕原因的比較好工具。特別是在生物醫學研究領域,當精子被共同注射或包裹外源DNA時,ICSI也可以用作基因轉移技術。此外,當轉基因表達或突變損害雄性或雌性小鼠的生存能力或生育能力時,通常會應用小鼠ICSI。在這些情況下,壓電輔助ICSI可以成為拯救和維持非常有價值的小鼠品系的一種手段,因為正常的ICSI已被證明在小鼠身上很困難。幾項研究表明,通過壓電驅動的微毛細管注**子對小鼠卵子的創傷遠小于傳統方法。此外,壓電輔助ICSI已被證明可以顯著提高受精成功率。武漢透明帶壓電小鼠ICSI