电致伸缩是指电介质材料在外加电场作用下,由于介电极化或电畴重新取向,导致材料发生形变的现象。电致伸缩陶瓷,是在电场作用下,具有伸缩形变效应的一种功能陶瓷。
电致伸缩陶瓷可以用来制造微位移驱动器,这种微位移驱动器灵敏度高、分辨率高、定位精度高、稳定性好,可以应用在波前校正器、相控阵雷达天线、激光加工光束定位等领域;电致伸缩陶瓷可以用来制造单模光纤与半导体激光器的对接装置,应用在光通信领域;电致伸缩陶瓷还可以用来制造光开关、倍频器、混频器、光脉冲整形装置、精密流体控制阀等。
常见的电致伸缩陶瓷主要有铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)、锆钛酸铅镧(PLZT)等。这两种材料可以应用在传感器、驱动器、光波导开关等制造领域。
铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)也称铌镁钛酸铅(PMNT),钙钛矿结构(ABO3),是弛豫铁电型电致伸缩陶瓷。铌镁酸铅-钛酸铅具有压电性优、热释电性好、电致伸缩性好、介电常数高、损耗低等特点。锆钛酸铅镧(PLZT),ABO3钙钛矿型结构,是透明铁电陶瓷,具有电控光学效应,在电场作用下,介电常数、极化强度等会随之产生显著变化。
为持续提高性能,电致伸缩陶瓷技术研究还在不断深入。2024年,美国斯托尼布鲁克大学、美国布朗大学、以色列魏茨曼科学研究所合作,提出了一种低相对介电常数、大电致伸缩特性的无铅掺锆陶瓷,相关成果以“Lead-free Zr-doped ceria ceramics with low permittivity displaying giant electrostriction”为题发表于《Nature Communications》,这种电致伸缩陶瓷的纵向电致伸缩应变系数约为10-16m2/V2。
新思界
行业分析人士表示,2020年以来,我国电致伸缩陶瓷相关研究成果也在增多,例如合肥工业大学的“LaFeO3固溶取代对BCZT铁电陶瓷电致伸缩性能影响研究”论文,哈尔滨商业大学的“Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-BaTiO_(3)-SrTiO_(3)陶瓷的相图及电致伸缩性能”论文,成都信息工程大学的“基于双位掺杂的铌酸钾钠基无铅电致伸缩陶瓷及其制备方法与应用”专利等。