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新材料技术

目前，压电驱动器已经在国防、工业生产、医疗诊断等领域得到了广泛应用。普通PZT陶瓷材料压电性能难以突破，压电单晶受限于制备工艺，性能一致性和驱动电压方面有很大的局限。织构压电陶瓷材料，集成了单晶材料的高性能和陶瓷材料的制备加工优势。基于织构压电陶瓷制作叠层驱动器，可以实现低电压驱动、大位移、高灵敏度。高性能的织构陶瓷的电致应变大幅提升，远高于PZT陶瓷，几乎与单晶应变一致。同时，相较于单晶低的相变温度（Trt<130℃），织构陶瓷的相变温度可达到200℃。这表明，基于织构陶瓷制作的压电陶瓷驱动器可在非常宽的温度范围能保证稳定的大位移输出。基于上述优点，基于织构压电陶瓷制作的压电驱动器，可用于繁杂环境下自适应光学系统、机器人、微飞行器、核动力装置、导弹等装备的精确操作与精密伺服控制等。开展新型织构压电陶瓷驱动器的研究工作，有利于加速我国压电驱动器的发展，满足国防事业和国民经济对高性能微特压电驱动器的应用需求，保证我国在压电驱动器方面的国际竞争能力。

本项目拟采用拓扑化学转化法合成高径厚比（>10）、尺寸均匀（径向尺寸~10μm）、形貌规则的取向BaTiO3（BT）基片状模板籽晶。通过调整拓扑化学转化过程中原料晶粒尺寸/结构、熔盐种类/含量、片状前驱体种类/形貌、煅烧温度/时间、清洗工艺等参数，对BaTiO3基片状模板的相结构、组分和微观形貌进行调控，进而合成符合织构要求的理想籽晶模板。TGG法制备高质量织构陶瓷的关键核心之一就是选择能够引导晶粒择优取向生长的高质量籽晶模板。用于织构陶瓷制备的理想籽晶模板需要具有以下特点：高度的形貌各项异性（径厚比>10）、稳定的物理/化学特性、适宜的晶粒尺寸、与织构基体类似的晶格常数（通常要求晶格失配小于15%）、单一的晶轴取向。唯有合成高质量的籽晶模板，制备高质量织构陶瓷才可实现。

付妍博 西安创研电子科技有限公司 副总工程师/中级工程师 陈昱 西安创研电子科技有限公司 研发工程师/中级工程师 赵鹏 西安创研电子科技有限公司 总经理/中级工程师