電致伸縮是指電介質材料在外加電場作用下,由于介電極化或電疇重新取向,導致材料發生形變的現象。電致伸縮陶瓷,是在電場作用下,具有伸縮形變效應的一種功能陶瓷。
電致伸縮陶瓷可以用來制造微位移驅動器,這種微位移驅動器靈敏度高、分辨率高、定位精度高、穩定性好,可以應用在波前校正器、相控陣雷達天線、激光加工光束定位等領域;電致伸縮陶瓷可以用來制造單模光纖與半導體激光器的對接裝置,應用在光通信領域;電致伸縮陶瓷還可以用來制造光開關、倍頻器、混頻器、光脈沖整形裝置、精密流體控制閥等。
常見的電致伸縮陶瓷主要有鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-PT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)等。這兩種材料可以應用在傳感器、驅動器、光波導開關等制造領域。
鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-PT)也稱鈮鎂鈦酸鉛(PMNT),鈣鈦礦結構(ABO3),是弛豫鐵電型電致伸縮陶瓷。鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛具有壓電性優、熱釋電性好、電致伸縮性好、介電常數高、損耗低等特點。鋯鈦酸鉛鑭(PLZT),ABO3鈣鈦礦型結構,是透明鐵電陶瓷,具有電控光學效應,在電場作用下,介電常數、極化強度等會隨之產生顯著變化。
為持續提高性能,電致伸縮陶瓷技術研究還在不斷深入。2024年,美國斯托尼布魯克大學、美國布朗大學、以色列魏茨曼科學研究所合作,提出了一種低相對介電常數、大電致伸縮特性的無鉛摻鋯陶瓷,相關成果以“Lead-free Zr-doped ceria ceramics with low permittivity displaying giant electrostriction”為題發表于《Nature Communications》,這種電致伸縮陶瓷的縱向電致伸縮應變系數約為10-16m2/V2。
新思界
行業分析人士表示,2020年以來,我國電致伸縮陶瓷相關研究成果也在增多,例如合肥工業大學的“LaFeO3固溶取代對BCZT鐵電陶瓷電致伸縮性能影響研究”論文,哈爾濱商業大學的“Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-BaTiO_(3)-SrTiO_(3)陶瓷的相圖及電致伸縮性能”論文,成都信息工程大學的“基于雙位摻雜的鈮酸鉀鈉基無鉛電致伸縮陶瓷及其制備方法與應用”專利等。