中国粉体网讯 压电陶瓷材料具有正逆压电效应，其在压电传感器、驱动器、换能器和滤波器等器件中得到了广泛的应用。应用范围覆盖航空航天、信息电子、工业机械、医疗、汽车等众多领域。据统计，预计2026年全球压电材料与器件市场规模将达354亿美元。其中，我国压电材料与器件的生产、使用、出口占全球规模60%以上。
压电陶瓷，来源：京瓷
压电陶瓷在汽车传感领域中的应用
车用传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件。目前，随着汽车电子化和自动化程度越来越高，汽车对传感器的依赖性也越大，一辆普通的家用轿车上的传感器数量可多达200余只。仅就压电陶瓷型传感器来说，常见的有压电陶瓷爆震传感器、超声波传感器、加速度传感器等。
压电陶瓷爆震传感器是由压电陶瓷振子、金属片、密封垫、金属外壳等构成。压电振子产生的电荷与发动机气缸发生的振动成正比，所产生的电压经屏蔽线进入电控单元，由此检测出7kHz左右振动所产生的电压，电控单元根据这一电压的大小判断爆震强度，及时修正或相应推迟点火，提前消除爆震，使发动机在接近爆震、热效率最高、燃料消耗量最少的点火时刻工作，实现无爆震工作的状态，保证发动机以最大可能的功率和经济指标运转。
超声波传感器用作汽车倒车防撞报警装置，由铝合金外壳、压电陶瓷换能器、吸声材料、引线电极所构成。在压电陶瓷上加一电信号，便产生机械振动而发射超声波，当超声波在空气传播途中碰到障碍物立即反射回来，作用于压电陶瓷时，则会有电信号输出，通过数据处理时间差测距，计算显示车与障碍物的距离及危险相撞时报警，可准确无误地探测汽车尾部及驾车者视角盲区的微小障碍物。此外，超声波传感器还用于汽车电控悬架系统，直接监测车身底盘与路面距离。
压电陶瓷加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，将两枚压电陶瓷片通过内部的共同电极粘接起来，形成二极结构，安装在运动方向上并形成悬臂梁，并与外围电路厚膜集成制成在一个外壳内，检测汽车瞬间的低速或高速碰撞强度，转换成电信号输出，当碰撞强度大时，安全气囊准确及时开启，提高汽车安全性能。
压电陶瓷在汽车驱动领域中的应用
压电陶瓷利用其逆压电效应，可以制成压电驱动器，在汽车领域中用于驱动电动后视镜、电动门窗、电动座椅等。这种驱动可大大减小电动机的体积，控制精度高，不受电磁干扰，无噪声，且可直接用于直线驱动控制，无需将旋转运动转换成直线运动的变换机构。
压电式喷油器是一种新型的喷油设备，它是由压电陶瓷驱动，可精准控制喷油量和喷油时间，从而提高燃油的经济性和减少尾气排放。目前高级汽车电喷系统中的喷油器普遍采用压电式喷油器，与传统的机械式化油器比较，电控汽油喷射系统可以使汽车发动机功率提高5%-10%, 汽油消耗率降低5%-10%, 废气排放量减少20%。
博世第三代压电控制式喷油器共轨喷油系统
市面上的压电式喷油器中压电陶瓷驱动器多采用传统的PZT压电陶瓷，因其具有压电系数高、性能稳定、机械强度大等优点，但其居里温度TC约为360℃, 所以安全使用温度仅在180℃以下, 这限制了它在特殊环境中的使用。所以研发出性能优异、成本低廉、温度稳定性好的高温压电材料具有紧迫性。
压电陶瓷在汽车隔音降噪领域中的应用
汽车噪音已成为影响驾车环境的主要因素，当汽车中在低速行驶过程中制动片接触转子会产生振动，有时表现为刺耳的噪声。这种噪声虽不影响制动的性能，但却会导致不必要的更换制动片和加装用于消除噪声的垫片、消声材料和其他部件。
在汽车制动器活塞里安装一种简单的压电陶瓷制动器，向内部制动块的支撑板施加一定的频率“抖动”，将有效抑制产生尖利嗓声的振动，从而能在温度、湿度变化和制动系统正常磨损的情况下发挥作用。
压电陶瓷在轮胎压力检测系统中的应用
在交通事故中，轮胎故障是突发性交通事故发生的重要原因，其中因爆胎引发的交通事故不在少数，因此保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。当前用于对汽车轮胎进行自动检测的主流产品是汽车轮胎压力监视系统（TPMS）,它能在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全。
目前TPMS产品是利用电池提供动力，这不可避免的带来一些弊端，如体积大、需要及时更换电池、质量差、严峻气温下，电池容量减少等因素。因此，TPMS产品无源化成了研究方向。恰恰，压电陶瓷的特性能为TPMS的无源化提供可能。
压电发电装置结构图
如上图装置所示，该压电发电装置中将多片圆形压电陶瓷片并联链接，上端细小圆柱接触体与轮胎接触，随轮胎的转动而周期性挤压圆形压电陶瓷片。在轮胎的挤压下，压电陶瓷片产生电荷给系统提供能量。
小结
近年来，随着我国汽车保有量急剧增加，人们对汽车安全性和舒适性要求也越来越高，而又随着压电陶瓷材料、结构等技术的进一步发展，环保、复合、纳米等新型压电陶瓷必将在汽车领域中的得到更进一步的发展与应用。
参考来源：
刘奇元等：压电陶瓷在汽车领域中的应用研究
吴金根等：高温压电材料、器件与应用
（中国粉体网编辑整理/空青）
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