時(shí)值壓電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)的一百周年，特參考馬遜（W.P.Mason）之作撰寫(xiě)本文，簡(jiǎn)介壓電性之歷史及其應(yīng)用。早期壓電效應(yīng)*止于學(xué)術(shù)上的趣味性研究，而如今則已成為非常有用的效應(yīng)，用它制出各式各樣的聲電換能器，其操作頻譜可由100Hz起涵蓋至幾個(gè)GHz，依頻率的不同而有不同的用途。聲納、反潛、海底通訊、電話通訊等是低頻（聲頻、AF波段）訊號(hào)**典型的應(yīng)用。在幾個(gè)MHz范圍，其波長(zhǎng)在毫米范圍，適合用來(lái)作非破壞性的檢驗(yàn)材料（nondestructivetesting,簡(jiǎn)稱NDT）與醫(yī)學(xué)診斷上，所謂超聲波成像術(shù)、全像攝影術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助聲波斷層攝影術(shù)等就是針對(duì)這些用途而研究的。頻率在VHF、UHF波段則使用壓電性所研制出來(lái)的表面聲波電子組件。如延遲線、各式濾波器、回旋器（convolver）、相關(guān)器（correlator）等訊號(hào)處理組件，在通訊上與訊號(hào)處理上具有重要的應(yīng)用。當(dāng)頻率高至低微波波段，其對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)在微米范圍，用來(lái)制作聲學(xué)顯微鏡，其解像力可和傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡比美，而其機(jī)械波而非電磁波的獨(dú)特性質(zhì)，則可彌補(bǔ)光學(xué)顯微鏡在應(yīng)用上的不足。Piezo可以輕易破壞核的細(xì)胞質(zhì)膜收集核,利用平口針就可以一次注射1個(gè)或更多的核，用于細(xì)胞核顯微注射。美國(guó)細(xì)胞內(nèi)膜打孔壓電壓電元件

***，我們都知道，壓晶體管可用來(lái)作為聲波的產(chǎn)生器與接收器，無(wú)論在***上（如聲納）、工業(yè)上、工程上都具有***的用途?？墒窃缭诰永镄值馨l(fā)現(xiàn)壓電性后的三分之一世紀(jì)中，壓電效應(yīng)在應(yīng)用上幾乎沒(méi)有受到任何重視。就是皮爾本人也只不過(guò)用它來(lái)測(cè)量鐳元素所輻射出的電荷罷了。到了***次世界大戰(zhàn)，盟軍軍艦受到德國(guó)潛艇的攻擊大量受損，于是設(shè)法尋找有效偵測(cè)潛艇的方法。因?yàn)殡姶挪o(wú)法有效穿透海水，而聲波則能容易地在海里行進(jìn)，因此，當(dāng)時(shí)的藍(lán)杰文（P.Langevin）發(fā)展出利用石英壓晶體管作為聲波產(chǎn)生器?？上У鹊接辛撕媒Y(jié)果，大戰(zhàn)已接近尾聲而來(lái)不及用上了。石英兩面各貼一鋼片，使其振蕩頻率降到50KHz，外加一電脈波訊號(hào)，則經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成聲波傳至海底；過(guò)一段時(shí)間后，換能器接收到由海底反射之回波，由來(lái)回時(shí)間及波在海中行進(jìn)的速度，可決定換能器到海底的距離。這個(gè)原理同樣可測(cè)潛艇的位置。昆明透明帶穿孔壓電基因重組通過(guò)使用壓電破膜儀 PMM PIEZO-ICSI，醫(yī)生可以更加準(zhǔn)確地選擇和捕捉精子，提高受孕的幾率。

依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為為壓電傳感器。這里再介紹一下電致伸縮效應(yīng)。電致伸縮效應(yīng)，即電介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下，由于感應(yīng)極化作用而產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變大小與電場(chǎng)平方成正比，與電場(chǎng)方向無(wú)關(guān)。壓電效應(yīng)*存在于無(wú)對(duì)稱中心的晶體中。而電致伸縮效應(yīng)對(duì)所有的電介質(zhì)均存在，不論是非晶體物質(zhì)，還是晶體物質(zhì)，不論是中心對(duì)稱性的晶體，還是極性晶體。

壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應(yīng)。1881年，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了逆壓電效應(yīng)，并得出了正逆壓電常數(shù)。1984年，德國(guó)物理學(xué)家沃德馬·沃伊特（德語(yǔ)：Woldemar Voigt），推論出只有無(wú)對(duì)稱中心的20中點(diǎn)群的晶體才可能具有壓電效應(yīng)。

在非晶方性晶體中，施一外力使晶體變形，則由于晶格中電荷的移動(dòng)造成晶體內(nèi)局部性不均勻電荷分布，而產(chǎn)生一電位移。電荷的位移是由于晶體內(nèi)部所有離子的移動(dòng)，或者因?yàn)樵榆壍郎想娮臃植嫉淖冃味痣x子偏極化所造成，這些電荷位移現(xiàn)象在所有材料中都存在，可是要具有壓電效應(yīng)，則必須能在材料每單位體積中造成有效地凈的電雙極矩變化。是否能有這種變化，端視晶格結(jié)構(gòu)之對(duì)稱性而定。壓電現(xiàn)象理論**早是李普曼（Lippmann）在研究熱力學(xué)原理時(shí)就已發(fā)現(xiàn)，后來(lái)在同一年，居里兄弟做實(shí)驗(yàn)證明了這個(gè)理論，且建立了壓電性與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。1894年，福克特（W.Voigt）更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟ǔ鼍w結(jié)構(gòu)與壓電性的關(guān)系，他發(fā)現(xiàn)32種晶類（class）可能具有壓電效應(yīng)（32類中不具有對(duì)稱中心的有21種，其中一種壓電常數(shù)為零，其余20種都具有壓電效應(yīng)）。壓電破膜顯微操作儀利用壓電元件產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，可以良好的穿刺各類樣品：如小鼠、豬、牛的卵母細(xì)胞和胚胎。

如今壓電陶瓷已經(jīng)被科學(xué)家應(yīng)用到**建設(shè)、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)以及和人民生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域中，成為信息時(shí)代的多面手。在航天領(lǐng)域，壓電陶瓷制作的壓電陀螺，是在太空中飛行的航天器、人造衛(wèi)星的“舵”。依靠“舵”，航天器和人造衛(wèi)星，才能保證其既定的方位和航線。傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺，壽命短，精度差，靈敏度也低，不能很好滿足航天器和衛(wèi)星系統(tǒng)的要求。而小巧玲瓏的壓電陀螺靈敏度高，可靠性好。在潛入深海的潛艇上，都裝有人稱水下偵察兵的聲納系統(tǒng)。它是水下導(dǎo)航、通訊、偵察敵艦、清掃敵布水雷的不可缺少的設(shè)備，也是開(kāi)發(fā)海洋資源的有力工具，它可以探測(cè)魚(yú)群、勘查海底地形地貌等。在這種聲納系統(tǒng)中，有一雙明亮的“眼睛”——壓電陶瓷水聲換能器。當(dāng)水聲換能器發(fā)射出的聲信號(hào)碰到一個(gè)目標(biāo)后就會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)，這個(gè)反射信號(hào)被另一個(gè)接收型水聲換能器所接收，于是，就發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)。目前，壓電陶瓷是制作水聲換能器的比較好材料之一。PMM利用壓電晶體管壓電效應(yīng)，將卵細(xì)胞外層的透明帶輕易穿孔，以執(zhí)行動(dòng)物克隆或人工生殖。香港透明帶壓電PMM 6U

PMM PIEZO的使用不僅可以提高受孕成功率，還可以減少患者的心理壓力和焦慮感，增強(qiáng)他們的信心。美國(guó)細(xì)胞內(nèi)膜打孔壓電壓電元件

注射—將含一個(gè)已制動(dòng)精子的注射管輕柔刺破透明帶和卵膜，進(jìn)入卵母細(xì)胞中心。注入精子時(shí)，應(yīng)盡可能少地帶入培養(yǎng)液。之后使用負(fù)壓破壞卵膜，隨后輕柔抽吸細(xì)胞質(zhì)。精子置入、穿過(guò)卵膜和抽吸細(xì)胞質(zhì)以***卵母細(xì)胞的不同方法對(duì)受精和胚胎發(fā)育率的影響是一個(gè)研究熱點(diǎn)。壓電輔助的ICSI是一種新型方法，目前已在有ICSI結(jié)局不良病史和MⅡ期卵母細(xì)胞有限的患者中使用。在ICSI操作過(guò)程中，該技術(shù)對(duì)卵母細(xì)胞的損傷較小且可改善受精率和胚胎質(zhì)量。目前使用壓電驅(qū)動(dòng)管的新型ICSI注射技術(shù)已成功用于多種哺乳動(dòng)物。由于該注射器采用超聲切割力(而不是刺穿力)穿透卵膜，注射過(guò)程中卵母細(xì)胞幾乎沒(méi)有變形，因此其對(duì)卵母細(xì)胞的損傷大幅減少。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的存活率和成功率同樣高。注射后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室方案培養(yǎng)卵母細(xì)胞。受精I(xiàn)CSI后，受精率為50%-80%。雖然ICSI不可保證一定受精，但完全受精失敗的發(fā)生率較低，通常發(fā)生于獲卵數(shù)較低的周期。受精失敗的原因通常不是未置入精子或卵母細(xì)胞排出精子。其可能是由于卵母細(xì)胞***失敗，這通常與卵母細(xì)胞質(zhì)量較差或精子無(wú)活性有關(guān)。美國(guó)細(xì)胞內(nèi)膜打孔壓電壓電元件