层状压电陶瓷复合体

压电系数高达 1230 pC/N

通过将不同组分的压电陶瓷层交替极化并用电极连接，突破了无铅压电陶瓷高压电系数与温度稳定性难以兼得的瓶颈。

Chen, Xudong · Lu, Li · 张家良 · Su, Wenbing Bin

Applied Physics Letters 2025

具体参数

压电系数 (d33)

{'zh': '1230', 'en': '1230'} pC/N

压电系数 (d33)

{'zh': '1100', 'en': '1100'} pC/N

压电系数温度稳定性

{'zh': '5', 'en': '5'} %

压电系数温度稳定性

{'zh': '8.1', 'en': '8.1'} %

技术优势

温度稳定性大幅提升

通过层状复合结构，d33 在宽温域内变化很小，满足实际器件对温度稳定性的要求。

同时获得超高压电系数

四层 LCC 的平均 d33 达到 1230 pC/N，是无铅压电陶瓷中罕见的高值。

无需开发新材料体系

利用现有压电陶瓷层组合，通过结构设计实现性能突破，避免复杂的新材料研发。

可兼容织构化陶瓷

三层织构化 KNLNS-BNZ LCC 也可实现高 d33 和良好的温度稳定性，说明该方法具有通用性。

应用场景

• 压电传感器：在宽温域内保持稳定输出，适合高温环境下的振动或压力检测。
• 压电执行器：高 d33 提供大位移，可直接替代含铅压电陶瓷执行器。
• 超声换能器：无铅且高压电系数，适合制造高性能医用或工业超声换能器。
• 无铅压电器件：性能媲美含铅材料，满足环保法规对无铅化的要求。