科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业,先进制造技术

需求背景

智能化是当下新兴产业发展的热点，压电技术既能用于传感器又能用于驱动器，同时还能给无源传感器供电，将在产业智能化过程中发挥重要的作用，也是功能陶瓷的研究热点。

利用正压电效应，压电材料不仅可以用于压电能量收集器件给信号灯或者无源传感器自供电，也可以用于振动和加速度传感器监测振动信号。利用逆压电效应，施加直流电场时，压电陶瓷可以产生纳米级精度的位移，可制备用于高精密位移控制的压电驱动器。压电驱动器具有结构简单、定位精度高、响应速度快、驱动力大等优点在航空航天、精密光学仪器、生物医学、微型机器人等高新技术领域作为精确位移控制的核心元器件获得广泛应用。施加交流电场时，压电陶瓷可以产生振动，可以发声音，用做扬声器。振动频率超过20kHz，压电陶瓷可以在超声换能器/传感器方面取得广泛的应用，包括：超声焊接、超声电机、超声波探伤、超声清洗、超声传感器等，应用领域涉及消费类电子、工业、医疗、军工等，市场空间巨大。

小型化、集成化、柔性、高性能是压电陶瓷及器件的发展方向，压电陶瓷及器件正从单层发展到多层器件；从纯陶瓷发展到具有柔性陶瓷/聚合物复合器件，甚至到完全柔性的PVDF基器件；从压电陶瓷器件发展到具有高分辨率、高带宽压电单晶器件等。针对压电陶瓷及器件的发展，上海材料研究所组建了压电材料及器件中心，希望通过压电材料和元器件的突破，推动高端压电材料及器件的应用乃至产业化。

需解决的主要技术难题

1、复合压电柔性材料   指具备机械柔性并且能够直接或间接与皮肤紧密贴合的电子装置或设备。柔性可穿戴电子的研究应用体现在人类生活的诸多方面，如电 子皮肤、可穿戴生理监测治疗装置、柔 性导电织物、薄膜晶体管和透明薄膜柔 性门电路等，市场需求前景非常广阔和紧迫。

  2、医疗用电铸微孔金属雾化片  目前医疗用SU304不锈钢微孔金属片，微孔通过激光打孔而成，孔的周边有沉积金属颗粒，遇药品中腐蚀性液体容易脱落而随着喷雾使用进入人体，存在潜在用药风险隐患，而电铸金属微孔工艺，可以较好地克服这一难题。

3、耐高温压电陶瓷材料  高温环境下使用的传感器、冷启动无加热芯电子烟，均需要居里温度达到550Tc的压电陶瓷。

期望实现的主要技术目标

（1）小型化。小型化会带来很多好处，重量轻、体积小、分辨率高，便于安装在很小的地方对周围器件影响小，也利于微型仪器、仪表的配套使用。

（2）集成化。压力传感器已经越来越多的与其它测量用传感器集成以形成测量和控制系统，集成系统在过程控制和工厂自动化中可以提高操作速度和效率。（3）智能化。由于集成化的出现，在集成电 路中可添加一些微处理器，使得传感器具有自动补偿、通讯、自诊断、逻辑判断等功能。

（4）系统化。单一化产品在市场上没有大的竞争力。市场风云突变，一旦失去市场，发展则停滞不前，经济效益差，资金浪费大，产品成本高。

（5）标准化。传感器的设计与制造已经形成了一定的行业标准。如IEC、ISO国际标准，美国的AN SIC、ANSC、MIL-T和ASTME标准，日本JIS标准，法国DIN标准。

处理进度