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高温压电传感器用关键陶瓷敏感材料获得突破

已有 4807 次阅读 2016-4-11 15:42 |个人分类:科学研究|系统分类:科研笔记

钨青铜结构PbNb2O6Aurivillius结构Bi4Ti3O12铁电压电陶瓷是目前商用的高温压电陶瓷材料。虽满足高温应用但压电性能偏低。

压水反应堆、石油测井、航空航天发动机监控、石油化工流量监控等现代工业对能在200oC以上高温环境工作的在线监测压电敏感器提出了新的迫切需求,要求压电敏感器封装简单、结构紧凑、可靠性高。

近年来,本课题组采用功能材料基因组学数据挖掘方法,建立了铁电相变居里温度和压电响应两个重要参数的定量关系。在此基础上,提出了在钙钛矿结构氧化物中构建高居里温度、高压电活性新材料的设计原则,在BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3 (BF-BZT-PT)BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-BaTiO3 (BF-BZT-BT)三元固溶体中,设计实现了与PbNb2O6Bi4Ti3O12体系居里温度相当但压电响应双倍的铁电压电陶瓷新材料,见下表

钙钛矿结构BF-BZT-PTBF-BZT-BT三元固溶体必将展现在高温压电敏感器中的应用魅力,它们不仅响应高、更具有通过组分在较大范围内调整压电性能和温度稳定性的能力。

下一步将开发产业应用...实现Create in China。

表1. 钙钛矿结构BF-BZT-PTBF-BZT-BT三元固溶体陶瓷材料压电性能总结[6]

详细信息见下述论文:

[1] L.L. Zhang, J. Yu*, M. Itoh, J. Appl. Phys. 115, 123523(2014).

[2] J. Yu*, F.F. An, F. Cao, Jpn. J. Appl. Phys. 53, 051501(2014).

[3] X.B. Hou, J. Yu*, J. Am. Ceram. Soc. 96, 2218 (2013).

[4] L.L. Zhang, X.B. Hou, J. Yu*, Jpn. J. Appl. Phys. 54, 081501(2015).

[5] Y. Lin, L.L. Zhang, W.L. Zheng, J. Yu*, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 7351 (2015).

[6] W.L. Zheng, J. Yu*, AIP Advances 6, 085314 (2016).



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