压电现象是100多年前居里兄弟研究石英时发现的。那么，什么是压电效应呢？

　　当你在点燃煤气灶或热水器时，就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电，于是，燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。

　　压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。

　　压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

　　压电材料有哪些有意思的应用？

　　疫情，从疫情防控到疫病救治，我们离不开口罩、ICU呼吸机和超声医设备等医院物资。然而，在这些医院物资生产和供应的背后，有一种不为人所熟知的陶瓷材料起到了至关重要的作用。那就是压电陶瓷材料。压电陶瓷的压电性能随烧结工艺和配方成分的不同而存在差异，因此其种类丰富且性能也各异。压电陶瓷具有压电性能强，易于制成各种形状等诸多优势，因此在各类压电材料中，其应用是广泛的。现在常用的压电陶瓷是锆钛酸铅Pb(Zr,Ti)O3基压电陶瓷。

　　那压电陶瓷是如何在抗击疫情中发挥作用的呢？

　　（1）ICU呼吸机

　　呼吸机对于重症或者危重症的新型冠状病毒肺病人尤为重要。对于呼吸机的制造，基于压电陶瓷材料研制的压电阀是现代呼吸机的关键零部件之一。压电阀可以实现对氧气混合量的很好控制，而且由于压电阀在切换过程几乎无声，不会对日夜需要通过仪器进行辅助呼吸的病人造成噪音干扰，广受医院界好评。

　　（2）口罩

　　在世界巨大的使用需求下，国内的口罩机都在满负荷工作，为抗疫作出了巨大贡献。口罩机的工作也离不开压电陶瓷材料。压电陶瓷材料在口罩机中主要作用是将口罩的各部分焊接起来。它的工作过程是，先由振荡电路振荡出高频电信号，然后由压电材料将其转化为高频的机械振动，该每秒上几十万次的振动加上气压缸产生压力通过焊头传导在塑料工件上，使塑料工件的接合面剧烈摩擦后熔化，振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接的时间都小于一秒，所得到的焊接强度可与本体媲美。