铌铟镁钛酸铅,英文简称PIMNT,也称铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(PIN-PMN-PT),是一种高性能、高居里温度弛豫铁电单晶材料,属于三元铁电单晶。
弛豫铁电单晶是目前已经发现的机电性能最为优异的压电材料,PIMNT单晶具有介电常数高、介电损耗低、压电常数大、机电性能优、热释电性能好、居里温度高等优点。PMNT单晶是另一种高性能弛豫铁电单晶材料,但其居里温度较低,应用范围受到一定限制。PIMNT单晶压电性能优异,居里温度可达到160-190℃,最高可达192℃,高于PMNT单晶,温度稳定性好,可以在更高的温度条件下使用。
PIMNT单晶可以采用改进Bridgman法(布里支曼法,也称为坩埚下降法)进行制备,能够获得大尺寸PIMNT单晶。由于化学成分较为复杂,PIMNT单晶生长过程中易出现多晶化问题,对科研机构与生产企业制备技术的控制能力要求较高。
PIMNT单晶还可进行掺杂,例如Mn掺杂PIMNT单晶,可以进一步提高居里温度,最高居里温度甚至可达到258℃,同时介电常数大幅下降、介电损耗进一步降低,在保证压电性能的同时,能够显著扩大PIMNT单晶温度使用范围,有利于其下游应用范围进一步扩大。
在医用超声探头领域,压电材料的功能是利用压电效应实现电能与机械能之间相互转化,压电材料的压电性能越优秀,能够获得的图像越高清,进而更易于实现高精确度疾病诊断。传统压电陶瓷材料无法满足高清医用超声设备需求,弛豫铁电单晶受到关注。而压电材料的压电效应在一定温度范围内才能产生,为满足不同科室超声成像需求,PIMNT单晶应用潜力大。
新思界
行业分析人士表示,目前我国已经具备高端医用超声设备以及高端医用超声探头生产实力,为进一步提高产品核心竞争力,PIMNT单晶迎来发展机遇。我国于2024年2月1日正式实施的《产业结构调整指导目录(2024年本)》中,高清超声医疗用高居里温度弛豫铁电单晶材料(PIMNT)研制及产业化被列为鼓励类项目。总的来看,PIMNT单晶行业发展前景广阔。