無鉛材料替代替代鋯鈦酸鉛陶瓷 俄羅斯研製新型振動傳感器

2021-03-01 粉體圈

據俄羅斯科學網站2月24日報導，國立研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學院研究人員研製了一種新型振動傳感器，用於建築物和橋梁狀態診斷儀器以及太空飛行器。該傳感器使用無鉛鈮酸鋰（LiNbO3）晶體，比振動傳感器製造商目前使用的鋯—鈦酸鉛陶瓷穩定得多。向新材料的過渡將使製造商能夠遵守歐盟關於逐漸禁止鉛的指令RoHS。研究成果發表在《Sensors》雜誌上。

鋯鈦酸鉛壓電陶瓷因其溫度穩定性好、電性能優異，容易製造而且價格低廉等優點而被廣泛應用於電子元器件中。而壓電陶瓷傳感器實質上是一個電荷發生器，它利用鋯鈦酸鉛固溶體的壓電效應，將機械能轉換成電能。振動傳感器的工作原理基於壓電效應——壓電元件在施加振動時變形並發出報警信號。

到目前為止，傳感器製造商在使用鋯——鈦酸鉛陶瓷基的壓電元件時遇到了許多問題，這種壓電元件毒性極大並且在溫度變化時失去靈敏度。研究人員認為，現在所有這些問題都得到了徹底解決，因為鈮酸鋰不像鋯—鈦酸鉛陶瓷含有細顆粒。此外，鈮酸鋰的性能在寬溫度範圍內都很穩定。

鈮酸鋰自20世紀中葉以來就已為人所知，並廣泛用於雷射光學，但很少有人嘗試在振動傳感器中使用它，因為它的壓電性能相當弱（比鋯—鈦酸鉛陶瓷大約差10倍）。莫斯科國立鋼鐵合金學院的專家們能使高鈮酸鋰內部形成了所謂的「雙域結構」，從而能夠提高其對外部振動的敏感性。基於單晶壓電傳感器的新型傳感器的開發將使這些產品的靈敏度至少增加到10-6g，並且還顯著擴大了工作溫度的範圍。

來源：科技部網站

粉體圈--粉體從業人員的生意和生活圈子

粉體圈交流Q群請加客服QQ申請：2836457463

微信群請加客服微信申請：13168670536

（備註：公司名+產品)

報名或了解詳情可戳「閱讀原文」

相關焦點

  • 壓電陶瓷研究的重點與熱點:無鉛壓電材料
    壓電材料是一種能夠進行機械能與電能之間相互轉化的智能材料，現已形成市場規模為每年近百億美元的巨大產業，應用範圍從手機等家用電子產品到航空航天、艦艇聲納、高速列車等領域。半個世紀以來，壓電材料產業一直由性能優異的鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷所統治。
  • 中國科學家首次研製出性能優越無鉛壓電材料
    新華網西安11月28日電（記者許祖華、馮國）西安交通大學的一個科學研究小組27日對外宣布了一項最新研究成果：製造出一種對環境無害的無鉛壓電材料——鋯鈦酸鋇鈣，其壓電性能超越了全世界使用了長達半個世紀、但對人體和環境有害的核心壓電材料——鋯鈦酸鉛（ＰＺＴ）陶瓷。
  • 中國科學家首次研製出性能優越的無鉛壓電材料
    新華網西安11月28日電（記者許祖華、馮國）西安交通大學的一個科學研究小組27日對外宣布了一項最新研究成果：製造出一種對環境無害的無鉛壓電材料——鋯鈦酸鋇鈣，其壓電性能超越了全世界使用了長達半個世紀、但對人體和環境有害的核心壓電材料——鋯鈦酸鉛（ＰＺＴ）陶瓷。
  • 杭電科研人員深入開展基礎研究 探索無鉛陶瓷材料替代含鉛電子元...
    【浙江基礎研究進行時】系列報導之一百三十四 杭電科研人員深入開展基礎研究 探索無鉛陶瓷材料替代含鉛電子元器件 2020-03-10 16:21:04
  • 一文了解無鉛壓電陶瓷
    ，可以任意選擇以便大量生產，已被廣泛應用於醫學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。（二）發展無鉛壓電陶瓷的必要性傳統壓電陶瓷雖然具有許多突出的優勢性能，但是缺點是其主要成分氧化鉛PbO（含量佔60~70%以上）是一種容易揮發的有毒物質，燒結溫度一般在1200℃以上，經常使得鋯鈦酸鉛PZT陶瓷的化學計量發生偏差，性能難以穩定控制，這容易對環境造成汙染，
  • 無鉛儲能陶瓷：從「小眾」走向「大眾」
    研究人員在陶瓷燒結前對溫度傳感器進行調整。無鉛儲能陶瓷如此出眾，受訪專家並不意外，他們均提到「環保」和「能源」這兩個關鍵詞。「無鉛」相對的就是「含鉛」。作為有毒的重金屬，鉛對人體及環境的影響已廣為人知。儲能陶瓷一般含有鉛元素，如鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛等，其中100克鈦酸鉛中鉛含量高達68克。由於愈發嚴格的環保要求以及能源行業轉型的需要，「含鉛」變「無鉛」成為儲能陶瓷領域新的研究方向。
  • 鋯鈦酸鉛壓電陶瓷首創者——殷之文院士
    緊接著為了建設強力電臺(國防110任務)，1959年院部下達任務，研製大功率速調管組裝用大尺寸的高強度、耐熱、高頻絕緣瓷環及其與金屬的真空封接。殷之文負責的一個研究組主要研製瓷環配方和工藝，郭景坤先生負責的研究組負責金屬化封接工藝，到1962年完成任務，獲得國家科技發明獎二等獎。
  • 無鉛儲能陶瓷：從「小眾」走近「大眾」
    「無鉛」相對的就是「含鉛」。作為有毒的重金屬，鉛對人體及環境的影響已廣為人知。儲能陶瓷一般含有鉛元素，如鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛等，其中100克鈦酸鉛中鉛含量高達68克。中國礦業大學材料與物理學院副教授蔡子明在接受《中國科學報》採訪時表示，「但從環保的角度而言，開發高性能無鉛儲能陶瓷是十分迫切的」。
  • 壓電效應 能發出超聲波的壓電陶瓷是什麼東西?
    知識點：壓電陶瓷是一種基於壓電效應，能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，屬於無機非金屬材料。目前，超聲傳感器主要分為兩種，一種是基於壓電效應的壓電傳感器，另一種是基於磁致伸縮效應的磁致伸縮傳感器。
  • 清華大學陶瓷重點實驗室研究小組負責人李敬鋒：要牢牢把握髮展主動權
    2002年，他從日本東北大學回國，建立了該研究小組，將無鉛壓電陶瓷定為研究方向，持續開展相關研究。歷時16年，研究小組成功研製出了基於無鉛壓電陶瓷材料的高頻超聲換能器和單眼相機用超聲馬達等原型器件，確立了無鉛壓電陶瓷粉末流延成型技術，推動了鐵電壓電陶瓷無鉛化的進程。
  • 上海矽酸鹽所在新型鐵電陶瓷研究方面取得進展
    傳統鐵電材料中鈣鈦礦結構的鋯鈦酸鉛（簡稱PZT）系列是應用面最廣的鐵電材料，也是目前國際上公認的、實現能量存儲和爆電換能的理想材料。但是，隨著新技術對高性能鐵電材料需求的增加和環境友好型社會的發展，探索新型無鉛鐵電材料體系變得越來越迫切。
  • 新型鐵電陶瓷研究獲進展
    鐵電陶瓷具有儲能密度高、放電速度快、貯存性能穩定等特點，在近代科學和高新技術領域中具有重要應用。傳統鐵電材料中鈣鈦礦結構的鋯鈦酸鉛（簡稱PZT）系列是應用面最廣的鐵電材料，也是目前國際上公認的、實現能量存儲和爆電換能的理想材料。
  • 鉛揮發咋辦?鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷燒結有門道!
    如為減少燒結時鉛揮發，樣品放在密封的坩堝內，並保證在飽和的PbO氣氛條件下進行燒結。PZT粉體傳統上是用氧化物作為原料通過固相反應來製備的。這種傳統方法要求較高的煅燒溫度，通常不可避免地造成PZT粉體的顆粒粗化和團聚，而硬團聚體的存在將會造成陶瓷較差的微觀結構和性質。
  • 熊仁根教授Science最新大作:一種壓電性強於鋯鈦酸鉛的分子鈣鈦礦固溶體
    最有效的壓電材料是陶瓷固溶體，其中壓電效應在所謂的準同型相界（MPB）中得到優化。雖然，鋯鈦酸鉛（PZT）這樣的陶瓷材料是高性能的壓電材料，但是對材料的結構相變具有很強的依賴性。而鐵電體屬於壓電體的一種，分子鐵電體具有獨特的結構可調性、機械柔性和低聲阻抗等特性，以及具有環保加工、低成本和生物相容性的潛力。
  • 陶瓷應用新領域—電子陶瓷
    鈦酸鉛陶瓷（PT）　　上世紀90年代末，為了滿足製造10MHz以上高頻陶瓷濾波器和陶瓷諧振器的需要，材料研究人員通過對鈦酸鉛陶瓷材料用少量氧化鑭取代，並適量添加錳、鈮、鈰離子，得到了高頻響應好、溫度穩定性優良的改性鈦酸鉛陶瓷材料，其電性能與日本村田同期同類材料相當
  • 化學與材料領域熱點Top10,它憑啥排第一
    無鉛儲能陶瓷如此出眾，受訪專家並不意外，他們均提到「環保」和「能源」這兩個關鍵詞。「無鉛」相對的就是「含鉛」。作為有毒的重金屬，鉛對人體及環境的影響已廣為人知。儲能陶瓷一般含有鉛元素，如鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛等，其中100克鈦酸鉛中鉛含量高達68克。
  • 化學與材料領域熱點Top10，它憑啥排第一
    無鉛儲能陶瓷如此出眾，受訪專家並不意外，他們均提到「環保」和「能源」這兩個關鍵詞。「無鉛」相對的就是「含鉛」。作為有毒的重金屬，鉛對人體及環境的影響已廣為人知。儲能陶瓷一般含有鉛元素，如鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛等，其中100克鈦酸鉛中鉛含量高達68克。
  • 研發實用性高性能無鉛壓電陶瓷材料的新進展
    ，在傳感器、驅動器、能量回收等領域具有非常廣泛的應用。傳統鉛基壓電材料因性能優異而佔據了大部分的市場份額，但這些材料中含有大量對環境和人體有毒有害的重金屬鉛元素，因而無鉛壓電材料研究備受關注，高性能無鉛壓電陶瓷研發是近十多年來的重要研究方向。雖然近十多年來無鉛壓電陶瓷研究取得顯著進展，但是如何進一步在提高其壓電性能的同時改善其性能溫度穩定性一直是阻礙無鉛壓電陶瓷實用化的難題。
  • 下列選項中,屬於有機壓電材料傳感器的壓電材料的為( )。
    下列選項中，屬於有機壓電材料傳感器的壓電材料的為（　）。列印  免費直播丨2019一級造價《交通工程》新教材解讀直播 【單選題】 下列選項中，屬於有機壓電材料傳感器的壓電材料的為