时值压电效应发现的一百周年,特参考马逊(W.P.Mason)之作撰写本文,简介压电性之历史及其应用。早期压电效应*止于学术上的趣味性研究,而如今则已成为非常有用的效应,用它制出各式各样的声电换能器,其操作频谱可由100Hz起涵盖至几个GHz,依频率的不同而有不同的用途。声纳、反潜、海底通讯、电话通讯等是低频(声频、AF波段)讯号**典型的应用。在几个MHz范围,其波长在毫米范围,适合用来作非破坏性的检验材料(nondestructivetesting,简称NDT)与医学诊断上,所谓超声波成像术、全像摄影术、计算机辅助声波断层摄影术等就是针对这些用途而研究的。频率在VHF、UHF波段则使用压电性所研制出来的表面声波电子组件。如延迟线、各式滤波器、回旋器(convolver)、相关器(correlator)等讯号处理组件,在通讯上与讯号处理上具有重要的应用。当频率高至低微波波段,其对应波长在微米范围,用来制作声学显微镜,其解像力可和传统的光学显微镜比美,而其机械波而非电磁波的独特性质,则可弥补光学显微镜在应用上的不足。PRIME TECH PMM 用于小鼠ICSI。昆明prime tech压电辅助孵化

什么是压电陶瓷呢?其实它是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时,哪怕这种压力微小得像声波振动那样小,都会产生压缩或伸长等形状变化,引起介质表面带电,这是正压电效应。反之,施加激励电场,介质将产生机械变形,称逆压电效应。1880年法国人居里兄弟发现了“压电效应”。1942年,***个压电陶瓷材料——钛酸钡先后在美国、前苏联和日本制成。1947年,钛酸钡拾音器——***个压电陶瓷器件诞生了。50年代初,又一种性能**优于钛酸钡的压电陶瓷材料--锆钛酸铅研制成功。从此,压电陶瓷的发展进入了新的阶段。60年代到70年代,压电陶瓷不断改进,逐趋完美。如用多种元素改进的锆钛酸铅二元系压电陶瓷,以锆钛酸铅为基础的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生。这些材料性能优异,制造简单,成本低廉,应用***。利用压电陶瓷将外力转换成电能的特性,可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹***装置。用两个直径3毫米、高5毫米的压电陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一种可连续打火几万次的气体电子打火机。美国透明带穿孔压电小鼠ICSI压电破膜显微操作仪利用压电元件产生的驱动力,可以良好的穿刺各类样品:如小鼠、猪、牛的卵母细胞和胚胎。

1927年,伍德(R.W.Wood)与鲁密斯(A.L.Loomis)首先使用高功率超声波。使用蓝杰文型的石英换能器配合高功率真空管,在液体中产生高能量,使液体引起所谓的空腔(cavitation)现象。同时也研究高功率超声波对生物试样的效应。在水下音响(underwatersound)的研究中发现,石英晶体并不是很好的换能器材料,但是它的振荡频率却不随温度而变,亦即所谓的具有低的温度系数。这种频率对温度的高稳定性,用在控制振荡器的频率,及某些滤波器上**有用。1919年,卡迪(Cady)教授***次利用石英当做频率控制器,图四就是**早期的晶体控制振荡器电路。因为晶体具有极高的Q值(注三),振荡器的频率受到晶体共振频率的控制,且频率不随温度变化而变。后来,皮尔士和皮尔士-米勒(Pierce-Miller)又发明一种以后广被采用的晶体控制振荡电路。在第二次世界大战中,大约使用了一千万个晶体振荡器,用以建立坦克与坦克之间及地面和飞机之间的通讯。
在非晶方性晶体中,施一外力使晶体变形,则由于晶格中电荷的移动造成晶体内局部性不均匀电荷分布,而产生一电位移。电荷的位移是由于晶体内部所有离子的移动,或者因为原子轨道上电子分布的变形而引起离子偏极化所造成,这些电荷位移现象在所有材料中都存在,可是要具有压电效应,则必须能在材料每单位体积中造成有效地净的电双极矩变化。是否能有这种变化,端视晶格结构之对称性而定。压电现象理论**早是李普曼(Lippmann)在研究热力学原理时就已发现,后来在同一年,居里兄弟做实验证明了这个理论,且建立了压电性与晶体结构的关系。1894年,福克特(W.Voigt)更严谨地定出晶体结构与压电性的关系,他发现32种晶类(class)可能具有压电效应(32类中不具有对称中心的有21种,其中一种压电常数为零,其余20种都具有压电效应)。Piezo震击驱动单元 (MB-U) 移动范围约±5 mm ,移动速度约0.04 mm/s, 移动分辨率约0.1 um。

谐振器、滤波器等频率控制装置,是决定通信设备性能的关键器件,压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好,精度高及适用频率范围宽,而且体积小、不吸潮、寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。我们来看一种新型自行车减震控制器,一般的减振器难以达到平稳的效果,而这种ACX减震控制器,通过使用压电材料,***提供了连续可变的减震功能。一个传感器以每秒50次的速率监测冲击活塞的运动,如果活塞快速动作,一般是由于行驶在不平地面而造成的快速冲击,这时需要启动比较大的减震功能;如果活塞运动较慢,则表示路面平坦,只需动用较弱的减震功能。可以说,压电陶瓷虽然是新材料,却颇具平民性。它用于高科技,但更多地是在生活中为人们服务,创造美好的生活。压电显微操作器PMM利用压电元件产生的驱动力来展示其对各种样品的优异穿孔能力。昆明Piezo Micro Manipulator压电PMM 6U
压电显微操作仪PMM 6可用于兔子卵母细胞和胚胎的ICSI等实验。昆明prime tech压电辅助孵化
在正常受精过程中,精子进入卵子后,会导致卵细胞内的钙离子浓度发生持续数小时的周期性的短暂升高,这个过程被称为卵子的“钙震荡”,钙震荡会引发大量生化反应事件,代谢活动重新活跃起来,这个过程称为卵子***。精子***后的卵子会发生一系列的变化,包括细胞内钙离子浓度升高,皮质反应,透明带反应等,然后卵子完成第二次减数分裂,排出第二极体,开启后续的胚胎发育过程。第二代试管婴儿(ICSI)授精后,成熟卵子见不到2原核的受精标志,称为ICSI完全受精失败。ICSI受精失败在ICSI周期中比例约为1%-3%,其中30%的夫妇会发生反复持续的受精失败,是临床中极其棘手的难题。即使是经验丰富的胚胎学家,也无法避免这种情况。卵母细胞***失败是ICSI受精失败的主要原因之一。昆明prime tech压电辅助孵化
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