一、技术简介
压电陶瓷是一种重要的机电换能材料，其机电耦合性能优良，在电子信息、机电换能、自动控制、微机电系统、生物医学仪器中已被广泛应用。市场上的压电式喷油器中压电陶瓷驱动器多采用传统的 PZT 压电陶瓷，虽然 PZT 压电陶瓷有着压电系数高、性能稳定、机械强度大等优点，但其居里温度（T_c）约为 360 ℃，所以安全使用温度仅在 180 ℃以下，这限制了它在特殊环境中的使用。例如在内燃机高温环境下，如果压电陶瓷的服役温度超过了 1/2 T_c，会引起压电陶瓷严重的热退极化，最终导致器件性能衰退甚至失效。这迫使人们研发能够在更高温度下服役的、具有高性能的特种压电陶瓷。
本项目瞄准我国航空航天、核能发电、石油勘探等重大技术装备领域对具有高居里温度、高压电系数、高稳定及耐辐照等性能特点的特种压电陶瓷材料的迫切需求，创新运用功能陶瓷组分设计理论及缺陷调控技术，研发成功了钙钛矿、铋层状、钨青铜等不同相结构的特种压电陶瓷系列样品，覆盖了-55 ℃～649 ℃的服役温度范围。样品具有高居里温度、高压电系数、低介电损耗、低介电常数温度系数并可耐受 Coγ－ray 辐照等优异性能，已在中国工程物理研究院、江苏东华测试技术股份有限公司、中国石油测井集团等国内知名科研院所和企业获得小批量应用，用户反映产品使役性能良好，有望解决国产大推力航空发动机/重型燃气轮机高温部件振动传感器、深地石油勘探高温声波测井仪等核心器件的关键材料 “卡脖子” 的问题。
二、技术优势
1. PMN-PT 压电陶瓷：压电系数大（d_33=1210 pC/N），介电损耗低（tanδ≤3%），机电耦合系数大（k_p>70%）。综合性能国内前列。
2. 铋系高温压电陶瓷：居里温度高（T_C>900 ℃），压电系数大（d_33>20 pC/N），温度稳定性好（649 ℃以内稳定工作）。综合性能国内领先。
3. 改性 PZT 压电陶瓷：热退极化温度高（T_d>300 ℃），机械品质因数高（Q_m>1000），机电耦合系数大（k_33>50%）。综合性能国内前列。
4. PLZT 反铁电陶瓷：剩余极化强度大（P_r>30 uC/cm^2）、储能密度高（W_re=1.46 J/cm^3）、光生电压可达 1000 V 以上。综合性能国内领先。
5. 高温压电加速度传感器：电荷灵敏度：20~50 pC/g，使用温度：-55~482 ℃（± 10%），使用频率：10~3000 Hz（±5%）。可完全媲美美国 ENDVCO 6233C 系列标杆产品。
三、技术应用案例
江苏东华测试技术股份有限公司使用本项目团队研制的可在 482 ℃下稳定使用的高温压电陶瓷作为敏感元件，组装成了 IA623、1A625 等多个系列的高温压电加速度传感器，测试合格后在 2023 年 1 月成功应用于山东海阳核电厂 1250MWe 级 Ap1000 压水堆核电机组的振动监测系统。项目实施后，在 2023 年 1 月~2 月调试测试期间运行测定，实现了管道及阀门振动实时监测，为设备安全状况分析和科学评价提供了合理依据。此外，传感器还在融通航空发动机公司、中广核研究院、中国核动力研究设计院等项目上实现了应用。
此外，美国劳伦斯国家实验室（热能利用研究室）、北京大学工学院（李法新课题组）、佛山科学与技术学院（黄家翰课题组）等国内外知名科研院所分别使用过本项目团队研发的铋系高温压电陶瓷、改性 PZT 压电陶瓷和 PLZT 反铁电陶瓷完成过相关科学实验。
四、咨询电话：028-84610756，联系人：罗老师。
