text: 一文读懂材料的介电性能--压电性能（六）
  压电效应
  1、压电效应:某些晶体材料在一定方向上可按所施加的机械应力成比例地在受力两端表面上产生数量相等、符号相反的束缚电荷;反之在一定方向的电场作用下，会产生与电场强度成正比的几何应变。
  2、机理:机械应力引起了晶体介质的极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。
  3.压电方程
  第一个下标代表电场的方向，第二个下标代表机械的方向
  压电振子及其参数
  压电振子:被覆激励电极的压电体，是最基本的压电元件1.谐振频率fr和反谐振频率fa:A)若压电振子的固有振动频率为fr，当施加于其上的激励信号频率等于fr时，压电振子由于逆压电效应产生机械谐振，这种机械谐振又借助于正压电效应而输出电信号;B)压电振子谐振时的信号频率为最小阻抗频率fm，此时输出电流最大;输出电流最小时的信号频率为最大阻抗频率fn;C)在压电振子的最小阻抗频率附近存在一个使信号电压与输出电流同相位的频率，即压电振子的谐振频率fr;在最大阻抗频率附近也存在一个使信号电压与输出电流同相位的频率即反谐振频率fa;D)压电振子机械损耗为零的情况下，fm=fr, fn=fa2.频率常数N:压电元件的谐振频率与沿振动方向的长度的乘积为常数，只与材料的性质有关。3.机电耦合系数k:表示压电材料的机械能与电能的耦合效应，是综合反映压电材料性能的参数。
  压电性及晶体结构
  1.晶体对称性和压电效应A)压电效应与晶体的对称性有关，其本质是对晶体施加压力时，改变了晶体内的电极化，而此种电极化只能在不具有对称中心的晶体内才可能发生。B)具有对称中心的晶体在受到应力作用后，内部发生均匀变形，正负电荷重心仍然重合，不产生电极化，没有压电效应;不具有对称中心的晶体，在应力作用下内部质点受到的内应力不对称，产生不对称的相对位移，形成电偶极矩，呈现压电效应。 C)不在32种宏观对称类型中，不具有对称中心的有21种，其中有一种压电常数为零，其余20种都具有压电效应(压电体)。2.热电性和极性在21种无对称中心的晶体中，10种是含有固有电偶极矩的极性晶体;极性晶体又叫热电体(此类晶体除了由于应力产生电荷之外，由于温度变化也可引起电极化状态的改变而产生束缚电荷);而铁电体是自发极化方向可随外电场作可逆转动的极性晶体。
  常见压电材料
  压电体的应用
  1.压电体的应用单晶和陶瓷压电谐振器在电子技术中广泛用作稳频元件和带通滤波器。石英晶体具有良好的化学、机械和老化性能；石英振子Q值高达105；2.压电体用作电声换能器，无论在产生或接收声波中都十分有效，大量用于声呐、超声无损检测、功率超声和蜂鸣器。
  1. 南京理工大学材料科学与工程学院/格莱特研究院的汪尧进教授及其研究团队研究了P（VDF-TrFE）和P（VDF-TrFE-CTFE）共混物的声学性能，开发了一种柔性、透明的压电扬声器原型，其中，研究人员通过将一定比例的共聚物共混到三元共聚物中实现了β相。非极性α相逐渐缓慢地转变为极性β相。共聚物与三元共聚物按一定比例混合，通过电极化和热极化增强β相反射。研究人员利用扫描器等电子组件在实验室搭建了一种涂附制造设备，并利用该设备制造了上述透明薄膜压电扬声器。由此工艺制造的薄膜平均厚度为12μm。该研究成果已发表于npj Flexible Electronics。
  2.中科院北京纳米能源与系统研究所朱来攀副研究员团队在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了题为“Enhanced Flexible Poly(vinylidene fluoride-trifluorethylene) Piezoelectric Nanogenerators by SnSe Nanosheet Doping and Solvent Treatment”的文章。在已经报道的工作中制备P(VDF-TrFE)薄膜所用的溶剂大多使用单一溶剂，比如DMF或DMAc，相比于单一溶剂，研究人员发现经过混合溶剂的处理可以有效地提升P(VDF-TrFE)薄膜中压电β晶型的含量。在此基础上，通过掺杂无机压电SnSe纳米片，可以进一步提高复合薄膜的压电性能，这归因于：1）SnSe纳米片本身具有很高的压电系数；2）SnSe纳米片可以充当晶核，有效提高了P(VDF-TrFE)高分子的结晶；3）纳米片的掺杂可以有效提高有机薄膜的介电常数；4）纳米片的掺杂可增大聚合物杨氏模量，提高局域应力下domain的迁移率。
  论文链接1.https://www.nature.com/articles/s41528-021-00121-z2.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c08347