1 疊堆型壓電陶瓷

疊堆型壓電陶瓷又被稱為壓電致動器、壓電執行器、壓電促動器等。疊堆型壓電陶瓷是將壓電陶瓷基片，透過疊層粘結共燒工藝形成的（單層壓電陶瓷基片的厚度為100μm左右），這種工藝製備的壓電陶瓷可以承受很大的壓力，剛度大，但所承受的拉力有限。

疊堆型壓電陶瓷包括大量的陶瓷薄片。其結構特點是供電電極被設計在陶瓷薄片的兩側，陶瓷整個截面積均可參加致動，出力很大，效能可以完好展現，而且不存在區域性電場變形，不易出現點應力。圖2.1展示了一個由PZT（鋯鈦酸鉛）陶瓷層疊堆形成的壓電陶瓷，多層陶瓷薄片連線形成了多層電容器結構。對陶瓷施加電壓後，壓電陶瓷在Z軸方向會做伸長運動（伸長量的最大典型值是陶瓷長度的0.1%-0.2%）。出力是透過上下端面輸出給外部機械結構的。

圖2.1

壓電陶瓷逆壓電效應的最大位移，取決於所加電場強度和陶瓷材料的磁化飽和度。陶瓷的擊穿電壓限制了最大電場強度。對應使用不同厚度的單層陶瓷基片，場強值可對應不同的電壓值。而對於更小厚度的薄片，最大電壓會有所降低。現在疊堆型壓電陶瓷組成陶瓷薄片的厚度一般為100μm，典型的使用電壓為150V。

2疊堆型壓電陶瓷的分類

疊堆型壓電陶瓷分為低壓和高壓兩種型別，這兩種型別陶瓷的生產工藝是完全不同的：

●低電壓壓電陶瓷的電壓使用範圍為0-150V，陶瓷層及內部的金屬電極層在高溫燒結之前被層疊在一起，然後進行高溫燒結。內部電極是非常薄的金屬膜（厚度約1μm）。這種製作陶瓷的工藝通常被稱為“單片共燒工藝”。

●高電壓壓電陶瓷的電壓使用範圍為0~500V或1000 V，在疊堆前就已經完全燒結並製成PZT板/片。插入電極是由單獨的薄金屬箔製成。整個結構用一種特殊的高品質膠粘劑來固定在一起。因此，高壓疊堆陶瓷不是一個整塊陶瓷，而是一種複合材料。

3疊堆型壓電陶瓷使用的注意事項

由於疊堆型壓電陶瓷是將壓電陶瓷薄片，透過疊層粘結共燒工藝形成的，這種工藝特點使得其抗壓強度遠遠大於其拉伸強度。

當陶瓷動態應用時，由於陶瓷材料本身的加速度，壓縮力和拉伸力同時產生。 為了避免損壞壓電陶瓷，可以採用給陶瓷加預載力的方式來保護陶瓷，一般情況下，預載力的大小為最大負載的十分之一。

以下情況下，建議使用有預載力的致動器：

拉力會作用於致動器

動態應用

剪下力（垂直於運動方向以外的力）作用於致動器

壓電陶瓷不能承受剪下力、側向力以及扭轉力。加載於陶瓷移動端的力應儘量作用於陶瓷運動方向的中心。陶瓷的四周應儘量保持不受夾持。