随着高新技术的不断发展，人们对现代技术的精密程度要求也越来越高。压电材料被制作成传感器、驱动器等用于精密/超精密领域，实现物体微小形变的测量、应力测量、纳米定位及无损检测等。
每种压电材料的优缺点及应用场景不同。压电陶瓷多晶体压电性强，机电耦合系数高，加工时对其外形没有要求，可以做成任意形状，且在价格上优势大，可大批量生产，而且可以进行深加工，与其他功能器件结合，满足不同领域的使用要求，因此被广泛应用在各种需要进行超精密加工的现代科学技术和日常生活中。
压电陶瓷在精密/超精密领域的应用
由于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、军事、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、出口占比全球规模60%以上。
01压电换能器
压电换能器是利用压电陶瓷的压电效应和逆压电效应实现电能和声能的相互转化。压电超声换能器是水下发射和接收超声波的水声器件。处于水中的压电换能器在声波的作用下，换能器两端会感应出电荷，这就是声波接收器；若在压电陶瓷片上施加一个交变电场，陶瓷片就会时而变薄时而变厚，同时产生振动发射声波，这就是超声波发射器。
压电换能器被广泛用作水中导航、海洋探测、超声清洗、固体探伤以及医学成像、超声诊断、超声疾病治疗。当今压电超声换能器的另一个应用的领域是遥测和遥控系统。
● 在无损探伤领域应用。无损检测技术是指在不损伤被检对象的前提下，利用声、光、电、磁等技术检测被检对象是否存在缺陷或不均匀现象，并且能够给出缺陷的大小、位置、性质和数量。
常用的超声波检测、射线检测、机器视觉检测、涡流检测及振动检测等无损检测方法对于混凝土损伤检测和木结构损伤检测都还停留在初级阶段，无法对内部损伤进行定位和描述，并且传感器价格昂贵。压电陶瓷则具有使用灵活、价格便宜等特点，可以实现对混凝土损伤检测和木结构损伤的定位和智能检测。
● 在压电俘能领域应用。压电俘能器是利用压电振子本身的谐振特性和压电材料的压电效应原理，将环境中的太阳能、振动能、噪声能等转换为电能。此原理在压电陶瓷超声电机中也有应用。目前，压电俘能技术主要应用在路面压电发电方面，将车辆行驶产生的机械能转换为电能。
在压电材料选取方面，最常用的是锆钛酸铅（PZT）。但研究表明，在高频周期载荷作用下，PZT极易产生疲劳裂纹，发生脆性断裂。因此PZT在压电俘能系统中不能承受过大应力，可以采用压电聚合体聚偏氟乙烯（PVDF），研究表明，PVDF具有高韧性、长寿命及高效率等优点。
02压电传感器
压电式传感器工作时会在压电元件上产生压力，进而产生一种电荷，其电荷在经过传感器内部的放大器和变换抗阻等元件后，将形成与外部压力成正比的电量，接着将产生的电量释放出去，保证传感器的正常运转。在声学、医学、力学、导航方面都得到广泛的应用。
● 在微位移和三维表面测量领域应用。在微位移领域压电陶瓷主要应用在超精密进给系统中。微位移测量工具选用电感测微仪，精度0.01μm，量程0～10μm，工作台刚度200N/μm，位移行程27.6μm。在压电陶瓷加载电压和压电陶瓷放电过程中，会产生动态位移，压电陶瓷的位移会驱动工作台产生进给运动，同时位移传感器产生位移反馈给控制系统形成闭环控制。将电感测微仪与计算机进行数据通信，利用Matlab或者LabVIEW实现对测量平台的运动控制。
进给系统原理框图
在三维表面测量领域使用的方法主要有机械探针法、光学探针法、扫描探针法和相移干涉法，其中相移干涉法效果最好。
● 在微小形变和应力测量领域应用。在微小形变和应力测量领域主要应用压电传感器元件，将压电陶瓷特性应用于力的测量，以及最终变换为力的非电物理量的测量。
在微小形变方面，传统测量方法有游标卡尺、光杠杆等，但满足不了精密超精密领域的需求，因此利用智能材料压电陶瓷和传感器来实现对精密超精密材料微小形变测量是当前重要的研究方向。
03压电驱动器
压电驱动器是利用压电材料的逆压电效应来实现运动控制。压电陶瓷的分辨率可以达到纳米级甚至高一个数量级单位，并可以沿着指定方向直线运动。当施加电场时，压电材料会发生机械应变，从而产生运动。这种运动可以用于驱动机械系统，实现精确的位置控制和运动控制。压电驱动器被广泛应用于高定位精度和快速定位场合，具有输出力大、体积小、快速响应、刚度高等诸多优点。
压电陶瓷驱动器
驱动器是微定位平台的核心装置，它可以用来驱动微定位平台。微定位器主要用于微米级及亚微米级精度的定位控制，如光学仪器的生产，光纤对接，高精度三维微动台，高精度机加工及隧道效应的研究等。在定位技术中，传统的定位装置，如滚动或滑动导轨、精密螺旋楔块机构、涡轮-凹轮机构、齿轮-杠杆式机构等机械传动式微位移驱动器构成定位机构，由于存在着较大的间隙和摩擦，所以无法实现超精密定位。而采用压电驱动器结合柔性铰链放大机构，可以克服上述缺点而实现微纳米级的超精密定位。
小 结
总体来说，作为现代工业生产中的主要功能材料，压电陶瓷通过自身优势推动材料发展，凭借着众多优势得到诸多高新产业的青睐，在精密/超精密领域的研究也越来越多。随着新兴领域的飞速发展和经济社会新的发展需求，未来对压电陶瓷的性能会有更高的要求。如：高居里温度、高机电耦合系数和机械品质因数及环保、无铅、复合、纳米压电陶瓷必将成为今后的研究重点。
