кристаллические вещества с хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами (см. Пьезоэлектричество), применяемые для изготовления электромеханических преобразователей: пьезоэлектрических резонаторов, пьезоэлектрических датчиков (См. Пьезоэлектрический датчик), излучателей и приёмников звука и др. Основными характеристиками П. м. являются: 1) коэффициент электромеханической связи , где d - пьезомодуль, Е - модуль упругости, ε - Диэлектрическая проницаемость (в анизотропных П. м. все эти и нижеследующие величины - тензорные); 2) величина k²Itgδ, определяющая кпд преобразователя (δ - угол диэлектрических потерь); 3) отношение механической мощности пьезоэлемента на резонансной частоте к квадрату напряжённости электрического поля в нём; определяется величиной (dE)²; 4) и определяют чувствительность приёмника звука соответственно в области резонанса и на низких частотах (с_зв - скорость звука в П. м.). В табл. приведены характеристики некоторых наиболее распространённых П. м. К П. м. в зависимости от назначения предъявляются специальные требования: высокая механическая и электрическая прочности, слабая температурная зависимость характеристик, высокая добротность, влагостойкость и т.д.

Основные характеристики наиболее распространенных пьезоэлектрических материалов при температуре 16-20 °С

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | Плот- | Ско- | Диэлект- | Пьезо- | Тангенс | Коэф- | k²/tgδ | Примеча- |

| | ность, | рость | рическая | модуль, | угла | фициент | | ние |

| | ρ кг/м³ | звука, | проницаемость, | d, 10¹² | диэлект- | электро- | | |

| | | С_зв, | ε | к/н | рических | механи- | | |

| | | 10³ | | | потерь, | ческой | | |

| | | м/сек | | | tg δ․10² | связи k | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кварц | 2,6 | 5,47⁽¹¹⁾ | 4,5⁽¹¹⁾ | 2,31⁽¹¹⁾ | < 0,5 | 0,095 | >0,4 | срез x |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Дегидрофосфат аммония | 1,8 | 5,27⁽³³⁾ | 21,8 | 24^(36)/2 | < 1 | 0,3 | >8 | срез 45° |

| (АДР) | | | | | | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Сульфат лития | 2,05 | 4,7⁽³³⁾ | 10,3⁽²²⁾ | 18,3⁽²²⁾ | < 1 | 0,37 | >10 | относите- |

| | | | | | | | | льно оси |

| | | | | | | | | z |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Сегнетова соль | 1,77 | 3,9⁽²²⁾ | 250⁽¹¹⁾ | 172^(14)/2 | > 5 | 0,67 | <13 | срез у |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Сульфонодид сурьмы | 5,2 | 1,5⁽³³⁾ | 1000⁽³³⁾ | | 5-10 | 0,8⁽³³⁾ | 9 | срез 45° |

| | | | | | | | | относите- |

| | | | | | | | | льно оси |

| | | | | | | | | x; |

| | | | | | | | | вещество |

| | | | | | | | | при T > |

| | | | | | | | | 55 °С |

| | | | | | | | | распада- |

| | | | | | | | | ется |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Пьезокерамика | Титанат | 5,3 | | 1500 | | 2-3 | | | данные |

| | бария | | | | | | | | фирмы |

| | (ТБ-1) | | | | | | | | Кливайт |

| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| (США) |

| | Титанат | 5,4 | | 1180 | | 1,3; 4,0 | | | |

| | бария | | | | | | | | |

| | кальция | | | | | | | | |

| | ТБК-3) | | | | | | | | |

| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| |

| | Группа | 7, 4 | | 1100 | | 0,75- | | | |

| | цирконата | | | | | 2,0 | | | |

| | - | | | | | | | | |

| | титаната | | | | | | | | |

| | свинца | | | | | | | | |

| | ЦТС-23 | | | | | | | | |

| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| |

| | ЦТБС-3 | 7,2 | | 2300 | | 1,2-2,0 | | | |

| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| |

| | ЦТСНВ- | 7,3 | | 2200 | | 1,9-9,5 | | | |

| | 1 | | | | | | | | |

| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| |

| | PZT-5H | 7,5 | | 3400 | | 2,0-3,0 | | | |

| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| |

| | PZT-8 | 7,6 | | 1000 | | 0,4-0,7 | | | |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Примечание. Цифры в скобках у монокристаллов определяют индексы соответствующих тензорных характеристик, например: (36)/2 означает d₃₆. Для пьезокерамики верхние значения постоянных имеют индексы (11) или (31), а нижние (33), величины d₃₁ < 0, d₃₃ > 0. Значения tgδ для кристаллов даны для поля < 0,05 кв/см; для пьезокерамики tgδ даётся в интервале 0,05 кв/см ≤ E < 2 кв/см. Данные для отечественной пьезокерамики даны на основании ГОСТ 18 927-68.

П. м. могут быть разбиты на: монокристаллы, встречающиеся в виде природных минералов или искусственно выращиваемые (Кварц, дигидрофосфаты калия и аммония, Сегнетова соль, ниобат лития, силикоселенит и германоселенит и др.), и поликристаллические сегнетоэлектрические твёрдые растворы, подвергнутые после синтеза поляризации в электрическом поле (пьезокерамика). Из П. м. первой группы применяются лишь некоторые кристаллы, например кварц, обладающий большой температурной стабильностью свойств, механической прочностью, малыми диэлектрическими потерями и влагостойкостью. Недостатки - сравнительно слабый пьезоэффект, малые размеры кристаллов, трудность обработки. Используется главным образом в пьезоэлектрических фильтрах и стабилизаторах частоты (см. Кварцевый генератор); в лабораторной технике применяются кварцевые излучатели и приёмники ультразвука. Дигидрофосфат аммония - искусственно выращиваемый сегнетоэлектрический кристалл, химически стоек, до точки плавления (Т_пл = 130 °С) обладает сравнительно сильно выраженным пьезоэффектом и малой плотностью, однако недостаточно механически прочен. Кристаллы сегнетовой соли (выращиваемые до больших размеров) имеют высокие значения характеристик, определяющих чувствительность приёмника звука. Малая влагостойкость, низкая механическая прочность, а также сильная зависимость свойств от температуры (из-за низких значений температуры Кюри и Т_пл = 55 °С) и напряжённости электрического поля ограничивают применение сегнетовой соли. Ниобат лития, силикоселенит и германоселенит наряду с сильно выраженным пьезоэффектом и высокой механической прочностью обладают высокой акустической добротностью и используются в области гиперзвуковых частот (см. Гиперзвук). Турмалин, гидрофосфат калия, сульфат лития и др. практически не используются. Наиболее распространённым промышленным П. м. является Пьезоэлектрическая керамика.

Лит.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М., 1966; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Ультразвуковые преобразователи, пер. с англ., под ред. Е. Кикучи, М., 1972.

Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.