湖北大學(xué)采購(gòu)GDPT-900A型高低溫D33測(cè)試系統(tǒng)取得成果

    湖北大學(xué)材料學(xué)院采購(gòu)GDPT-900A型高低溫D33測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)量高溫D33方面取得了可喜的成果，GDPT-900A型高低溫D33測(cè)試系統(tǒng)可以測(cè)量低溫下的D33，而且可以測(cè)量高溫變化下的D33數(shù)據(jù)，同時(shí)溫度可以回測(cè)，數(shù)據(jù)變化準(zhǔn)確，是研究高溫壓電陶瓷的重要設(shè)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(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)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(cè)和計(jì)算機(jī)等諸多領(lǐng)域得到重要而廣泛的應(yīng)用。隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在一些極端環(huán)境下對(duì)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(yīng)堆中使用的高溫超聲波定位探測(cè)器，內(nèi)燃機(jī)中使用的燃油電噴壓電閥等, 必須選用具有高居里點(diǎn)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(lǐng)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(guó)發(fā)射成功的航天飛機(jī)“發(fā)現(xiàn)者3號(hào)”, 僅一個(gè)機(jī)翼部分就安裝了66個(gè)溫度響應(yīng)的壓電加速度傳感器，用以密切監(jiān)測(cè)宇宙飛船的機(jī)翼工作狀態(tài)。在石油勘探領(lǐng)域，在鉆探過(guò)程中，探頭傳感器需要對(duì)周圍環(huán)境的溫度、壓力、流量、密度、化學(xué)組成等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而且探頭附近的環(huán)境溫度會(huì)在很寬范圍內(nèi)變化，這要求相關(guān)的壓電傳感器能夠承受較高的溫度。目前高級(jí)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(jī)械式化油器比較，電控汽油噴射系統(tǒng)可以使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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?yàn)槠鋬?yōu)異的綜合性能在實(shí)際應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。PZT 壓電陶瓷的居里溫度一般不高于350℃，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作溫度通常不超過(guò)170℃，當(dāng)環(huán)境溫度高于170℃時(shí)，材料出現(xiàn)明顯的熱退極化現(xiàn)象，導(dǎo)致壓電性能嚴(yán)重下降，器件失效。因此，研究人員和工業(yè)界一直認(rèn)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(zhǎng)期以來(lái), 人們一直在尋找性能優(yōu)異、工作溫度高的壓電材料，但進(jìn)展緩慢。目前特種高溫壓電器件不得不使用生產(chǎn)工藝復(fù)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(dòng)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(diǎn)和重點(diǎn)課題。