2023压电材料行业发展前景及深度调研

• 黄文玉 2023年2月9日 来源：互联网 1105 71
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压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。

压电材料的概念

压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。

利用压电材料的这些特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。因而压电材料广泛用于传感器元件中，例如地震传感器，力、速度和加速度的测量元件以及电声传感器等。这类材料被广泛运用，举一个很生活化的例子，打火机的火花即运用此技术。

根据中研普华产业研究院发布的《2021-2025年中国压电材料行业发展前景及深度调研分析报告》显示：

传感器中的压电材料通常有三类：一类是压电晶体，它是单晶体，如石英晶体、酒石酸钾钠等;另一类是经过极化处理的压电陶瓷，它是人工合成的多晶体，如钛酸钡等;第三类是有机压电材料，是新型的压电材料，如聚偏二氟乙烯等。

压电晶体一般指压电单晶体，是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体。这种晶体结构无对称中心，因此具有压电性。如水晶(石英晶体)、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。相比较而言，压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状，但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差，因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用，但对高频、高稳定应用不理想。

从产业链下游来看，石英能够提供具有极高Q水平的谐振电子元件，用于滤波器和振荡器，广泛应用于电子工业、测量领域、军事、超声等技术领域。

从全球市场规模来看，受益于滤波器市场不断增长，全球压电石英晶体元件市场销售额保持稳定增长态势。数据显示，2021年全球压电石英晶体元件市场销售额达到31亿美元，预计2028年将达到43亿美元，CAGR将达到为4.3%。2017年国内压电石英材料产量为953吨，到2020年产量上升至1082吨;2016年的需求量为1391吨，2020年为1544吨，国内需求量呈波动增加趋势。

从压电陶瓷市场现状来看，根据相关数据统计，2020年全球压电陶瓷技术市场规模达到了576亿元，预计2026年将达到745亿元，年复合增长率CAGR为3.7%。

压电材料的应用领域

压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用。

压电驱动器利用逆压电效应，将电能转变为机械能或机械运动，聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础，包括利用横向效应和纵向效应两种方式，基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。要使这些创造性设想获得实际应用，还需要进行大量研究。电子束辐照P(VDF-TrFE)共聚合物使该材料具备了产生大伸缩应变的能力，从而为研制新型聚合物驱动器创造了有利条件。在潜在国防应用前景的推动下，利用辐照改性共聚物制备全高分子材料水声发射装置的研究，在美国军方的大力支持下正在系统地进行之中。除此之外，利用辐照改性共聚物的优异特性，研究开发其在医学超声、减振降噪等领域应用，还需要进行大量的探索。

压电式压力传感器是利用压电材料所具有的压电效应所制成的。压电式压力传感器的基本结构如右图所示。由于压电材料的电荷量是一定的，所以在连接时要特别注意，避免漏电。压电式压力传感器的优点是具有自生信号，输出信号大，较高的频率响应，体积小，结构坚固。其缺点是只能用于动能测量。需要特殊电缆，在受到突然振动或过大压力时，自我恢复较慢。

我国压电材料行业集中度低，排名前三的企业合计市场份额占比仅为10%左右，大部分企业规模偏小，资金实力较弱，在研发、技术、人才等方面较为薄弱，以低端产品生产为主。天通股份是国内压电材料领域的领军企业，2021年天通股份压电晶体业务营收1.18亿元，同比增长196.93%，业务毛利率为20.54%。

压电材料行业发展前景

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

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