什么是壓電陶瓷呢?其實(shí)它是一能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在受到機(jī)械壓力時(shí),哪怕這種壓力微小得像聲波振動那樣小,都會產(chǎn)生壓縮或伸長等形狀變化,引起介質(zhì)表面帶電,這是正壓電效應(yīng)。反之,施加激勵電場,介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形,稱逆壓電效應(yīng)。1880年法國人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了“壓電效應(yīng)”。1942年,***個壓電陶瓷材料——鈦酸鋇先后在美國、前蘇聯(lián)和日本制成。1947年,鈦酸鋇拾音器——***個壓電陶瓷器件誕生了。50年代初,又一種性能**優(yōu)于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料--鋯鈦酸鉛研制成功。從此,壓電陶瓷的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。60年代到70年代,壓電陶瓷不斷改進(jìn),逐趨完美。如用多種元素改進(jìn)的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷,以鋯鈦酸鉛為基礎(chǔ)的三元系、四元系壓電陶瓷也都應(yīng)運(yùn)而生。這些材料性能優(yōu)異,制造簡單,成本低廉,應(yīng)用***。利用壓電陶瓷將外力轉(zhuǎn)換成電能的特性,可以制造出壓電點(diǎn)火器、移動X光電源、炮彈***裝置。用兩個直徑3毫米、高5毫米的壓電陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一種可連續(xù)打火幾萬次的氣體電子打火機(jī)。使用壓電破膜儀 PMM PIEZO-ICSI進(jìn)行人工受孕,可以減少操作的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn),提高受孕成功率。武漢PMM 壓電穩(wěn)定
**近幾年來,Piezo-ICSI 法(壓電顯微受精法)被高度重視。使用了Piezo-ICSI法,與常規(guī)的顯微受精技術(shù)相比,對卵子的損害更小。結(jié)果顯示,用Piezo法會提高受精率,之后受精卵的發(fā)育也更好。Piezo-ICSI壓電顯微受精方法,與傳統(tǒng)ICSI顯微受精方式不同,采用平口而不是尖口的精子注射針,通過超音振動技術(shù)打開卵子透明帶再將精子注入卵子,從而一定程度上減少了注射過程對卵子產(chǎn)生的損害,使高齡女性胚胎養(yǎng)囊率有所提升。臨床數(shù)據(jù)顯示,特別是針對一些大齡及反復(fù)受精失敗的情況,Piezo-ICSI比常規(guī)ICSI方法的受精率從66.4%提高到79.4%,受精以后的退化率(即停止分裂)從18.6%降低到11.9%。而妊娠率從14.9%提高到23.1%。操作穩(wěn)定性更強(qiáng)事實(shí)上相較Piezo法,常規(guī)的顯微受精方法從穩(wěn)定性上更難操作。用汽車來舉例的話,Piezo法相當(dāng)于自動檔汽車,常規(guī)的顯微受精方法相當(dāng)于手動檔汽車,Piezo法可以縮短培養(yǎng)師的培訓(xùn)時(shí)間。日本只有10家能做Piezo即使在日本,采用Piezo法的醫(yī)院也不太多。在日本有600家進(jìn)行體外受精、顯微受精的醫(yī)院,而采用Piezo法的醫(yī)院或許也就10家左右。從現(xiàn)在起Piezo法的優(yōu)勢會得以重新評估,或許10年,20年后會在世界各地得以普及。日本Piezo壓電穩(wěn)定PMM PIEZO該儀器在臨床實(shí)踐中已經(jīng)取得了良好的成果,受到了醫(yī)生和患者的一致好評。
壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。
正壓電壓電效應(yīng)是指:當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷;當(dāng)外力撤去后,晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。
逆壓電是指對晶體施加交變電場引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。用逆壓電效應(yīng)制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型5種基本形式。壓電晶體是各向異性的,并非所有晶體都能在這5種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如石英晶體就沒有體積變形壓電效應(yīng),但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(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,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),后來在同一年,居里兄弟做實(shí)驗(yàn)證明了這個理論,且建立了壓電性與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。1894年,??颂兀╓.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))。PMM具備快速響應(yīng)的特點(diǎn),能夠在短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作,減少了操作時(shí)間和不確定性。
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)變大小與電場平方成正比,與電場方向無關(guān)。壓電效應(yīng)*存在于無對稱中心的晶體中。而電致伸縮效應(yīng)對所有的電介質(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,德國物理學(xué)家沃德馬·沃伊特(德語:Woldemar Voigt),推論出只有無對稱中心的20中點(diǎn)群的晶體才可能具有壓電效應(yīng)。 Piezo震擊驅(qū)動單元 (MB-U) 移動范圍約±5 mm ,移動速度約0.04 mm/s, 移動分辨率約0.1 um。北京精子制動壓電油壓注射器
PMM利用壓電單元的快速形變的慣性力來驅(qū)動顯微注射針,可以平滑地穿透透明帶和彈性細(xì)胞膜。武漢PMM 壓電穩(wěn)定
雖然Piezo-ICSI對于大齡試管準(zhǔn)媽媽們的***來說非常有意義,但這項(xiàng)技術(shù)的使用卻對生殖中心有著比較高的門檻。日本英醫(yī)院擁有三臺Piezo-ICSI儀器,儀器的顯微鏡來自日本精工企業(yè),手動精密操作臺來自德國。作為**精密儀器,它的每一個組件成本都達(dá)百萬,整體造價(jià)超過千萬。
使用Piezo-ICSI不單單是設(shè)備升級,對培養(yǎng)師的操作要求和難度也是直線升級的。具體說來,因?yàn)槭芫僮魇窃诟弑讹@微鏡下利用操作桿來進(jìn)行的,需要培養(yǎng)師同時(shí)配合操作觀察操作桿、顯微鏡、受精針和顯示屏。這么聽起來是不是感覺難度似乎還可以?然而事實(shí)上,在操作的過程中,培養(yǎng)師需要不斷的進(jìn)行距離判斷的「切換」:想象一下,**挪動1cm,鏡下實(shí)際只會挪動0.1mm,但出現(xiàn)在視野中的范圍,實(shí)際上會有5cm那么大! 武漢PMM 壓電穩(wěn)定