项目名称：高温高稳定压电陶瓷

适用范围：功能材料、高端装备制造

完成单位：中国科学院上海硅酸盐研究所

合作形式：合作研发；技术许可；技术入股

项目简介：

压电陶瓷是实现机电转换和耦合的一类极其重要的功能材料。随着我国航空航天、能源和电子信息等高新技术的迅速发展，对能够在高温下稳定工作的压电陶瓷需求越来越迫切。钙钛矿、钨青铜、铋层状结构压电陶瓷是三类典型的压电材料体系，具有不同的性能特点，可用于不同的高温领域。随着使用环境越来越苛刻，现有的压电陶瓷已无法满足高端装备的使用要求，其面临的共性技术挑战是难以兼顾高压电性能和高温稳定性。本项目在科技部“863”、国家自然科学基金、中科院战略性新兴产业计划等支持下，开展了组成设计新方法研究和制备技术创新，经过10多年的不懈努力，成功研制了具有自主知识产权的系列高温高稳定压电陶瓷。

本项目发明了3项关键技术，主要发明点如下：（1）发明了基于调控载流子类型和浓度的组成设计方法，以及片状颗粒粉体制备新技术，将铋层状CaBi₄Ti₄O₁₅压电陶瓷的压电系数d33提高了一倍以上、d33变化率≤3%（室温-480℃），高温电阻率提高了两个数量级，达到10⁹W×cm (@480℃)，解决了压电陶瓷高温电阻率低和压电性能低的关键技术难题。（2）发明了A、B位复合取代组成设计方法及二次粉末合成技术，攻克了钨青铜PbNb₂O₆压电陶瓷致密化烧结的技术难题，实现了材料压电性能、电阻率和烧结特性的协同优化。研制出了具有超低机械品质因数（Qm=9）和优异的温度稳定性的PbNb₂O₆压电陶瓷，使我国PbNb₂O₆压电陶瓷真正实现了规模化应用。（3）发明了基于调控缺陷偶极子的组成设计方法及砂磨制粉结合通氧烧结技术，突破了钙钛矿Pb(Zr，Ti)O₃压电陶瓷稳定使用温度极限，获得了一种强场介电损耗低（0.52%@400V/mm)、介电常数变化率仅为44.2%（20-200℃）、可在200℃稳定使用的新型Pb(Zr，Ti)O₃压电陶瓷。

本项目申请中国发明专利18项，获授权9项；在本领域国际重要学术期刊上发表SCI论文59篇。相关产品经权威机构检测达到国际先进水平。项目研究成果已被中石油、中海油、美国哈里伯顿、通用电气医疗系统等近二十家国内外知名企业以及航天科技、中航工业、南京航空航天大学等科研院所成功应用于航空航天、油气勘探、医疗设备等高技术领域。