湖北大學采購GDPT-900A型高低溫D33測試系統(tǒng)取得成果

    湖北大學材料學院采購GDPT-900A型高低溫D33測試系統(tǒng)在測量高溫D33方面取得了可喜的成果，GDPT-900A型高低溫D33測試系統(tǒng)可以測量低溫下的D33，而且可以測量高溫變化下的D33數(shù)據(jù)，同時溫度可以回測，數(shù)據(jù)變化準確，是研究高溫壓電陶瓷的重要設備，目前已經(jīng)在各大高校和科研院所廣泛使用。

壓電陶瓷材料是實現(xiàn)機電能量轉換和耦合的一類重要的功能材料，在通信、航空航天、核能、汽車、探測和計算機等諸多領域得到重要而廣泛的應用。隨著當代科學技術的迅猛發(fā)展，在一些極端環(huán)境下對壓電陶瓷的服役性能提出了新的挑戰(zhàn)。例如工業(yè)上使用的超聲加工、超聲焊接等大功率超聲換能器，核反應堆中使用的高溫超聲波定位探測器，內(nèi)燃機中使用的燃油電噴壓電閥等, 必須選用具有高居里點的壓電材料，這樣才能保證壓電器件可在較寬溫度范圍內(nèi)正常工作。在航空航天領域, 高溫壓電加速度傳感器也發(fā)揮著重要作用。2006年7月美國發(fā)射成功的航天飛機“發(fā)現(xiàn)者3號”, 僅一個機翼部分就安裝了66個溫度響應的壓電加速度傳感器，用以密切監(jiān)測宇宙飛船的機翼工作狀態(tài)。在石油勘探領域，在鉆探過程中，探頭傳感器需要對周圍環(huán)境的溫度、壓力、流量、密度、化學組成等數(shù)據(jù)進行采集，而且探頭附近的環(huán)境溫度會在很寬范圍內(nèi)變化，這要求相關的壓電傳感器能夠承受較高的溫度。目前高級汽車電噴系統(tǒng)中的噴油器普遍采用壓電式噴油器，與傳統(tǒng)的機械式化油器比較，電控汽油噴射系統(tǒng)可以使汽車發(fā)動機功率提高5%~10%，汽油消耗率降低5%~10%，廢氣排放量減少20%。

鋯鈦酸鉛( PZT) 為主的鉛基壓電陶瓷因為其優(yōu)異的綜合性能在實際應用中占據(jù)主導地位。PZT 壓電陶瓷的居里溫度一般不高于350℃，長時間穩(wěn)定工作溫度通常不超過170℃，當環(huán)境溫度高于170℃時，材料出現(xiàn)明顯的熱退極化現(xiàn)象，導致壓電性能嚴重下降，器件失效。因此，研究人員和工業(yè)界一直認定是PZT 壓電陶瓷的極限使用溫度（170℃左右），即要將PZT 壓電陶瓷穩(wěn)定用于200℃的高溫環(huán)境幾乎是不可能的。長期以來, 人們一直在尋找性能優(yōu)異、工作溫度高的壓電材料，但進展緩慢。目前特種高溫壓電器件不得不使用生產(chǎn)工藝復雜、成本高昂的壓電單晶材料，但其壓電性能十分有限（壓電系數(shù)d₃₃只有幾十），而且壓電晶體在抗極端沖擊和振動方面，也不如壓電陶瓷材料。因此，開發(fā)出性能優(yōu)異、成本低廉、溫度穩(wěn)定性的高溫壓電陶瓷材料已成為壓電材料研究熱點和重點課題。