压电陶瓷的理论基础与材料发现

压电效应的发现可以追溯到1880年，法国物理学家皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟在石英晶体上观察到这一现象。然而，真正具有实用价值的压电陶瓷材料直到20世纪40年代才被系统研究。科学家们发现，某些陶瓷材料经过特殊处理后会表现出显著的压电性能，这为后续的研发奠定了基础。在压电陶瓷研发初期，研究人员主要关注钛酸钡(BaTiO3)体系。这种材料在居里温度附近会发生铁电相变，经过极化处理后能够产生压电效应。通过对晶体结构的深入研究，科学家们逐渐理解了压电效应的微观机制：当陶瓷材料受到外力作用时，其晶格结构会发生畸变，导致正负电荷中心相对位移，从而在材料表面产生电荷。