高性能无铅压电材料设计与开发

本项目研究主要集中在钛酸钡（简写 BT）基（包括 BHT-BCT、BZT- BCT、BST-BCT 三种材料）高性能无铅压电陶瓷的设计与开发。技术上，突破了传统 BT 基无铅压电陶瓷长期受限于压电性能和温度稳定性的瓶颈，材料居里温度明显提高，整体压电性能远超市面上产业化较多的 KNN 基无铅压电陶瓷，部分指标与含铅压电陶瓷的性能指标相当。本项目生产成本存在巨大优势，无需采购专用设备，使用传统固相法即可大批量制备，材料采购费用仅为 KNN 基无铅压电材料的 1/9。项目团队设计研发的 BT 基无铅压电陶瓷在技术端实现突破，将 BT 基无铅压电陶瓷产业化变为可能。

现产业化的 KNN 基无铅压电陶瓷原材料价格较高且需要一定保存条件，陶瓷烧结条件严苛，需要采购专业设备。与之相比，BT 基无铅压电陶瓷原材料价格更低，不受空气湿度影响，对存储环境没有要求。设备不变的情况下，核算实验室生产厚度 1mm，直径 8mm 的 KNN 基无铅压电陶瓷片所需的化学药品原材料成本为 81 元/100g，BT 基无铅压电陶瓷片的材料成本为 9 元 /100g，仅为生产 KNN 基材料成本的 1/9，投产后项目材料成本还将继续降低。

学院设有应用物理、光电信息科学与工程、材料物理三个本科专业，并设有国家基础学科拔尖人才培养计划---物理试验班，教育部“强基计划”物理学试验班。“应用物理”专业和“材料物理”专业为国家一流本科专业，“光电信息科学与工程”专业为省级特色本科专业。学院建设有国家工科大学物理教学基地、国家物理实验教学示范中心和陕西省物理专业实验教学示范中心。近年来，学院在教育教学改革中成果突出，获得国家教学成果二等奖4项，国家级一流课程5门，先后承担完成40余项教学研究课题，发表教学研究论文30余篇，出版教材19部。

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评价单位：- (-) 评价时间：2023-10-13

王永斌

包头迈坦科技信息服务有限公司

中级技术经纪人

综合评价

国内多个研究团队已经证实无铅压电陶瓷可应用于超声测厚、测距、工业探伤、超声换能器、超声雾化器等领域。仅以超声雾化器领域为例，无铅压电陶瓷由于其安全性高，有望广泛应用于电子烟超声雾化芯、便携式医疗雾化器（大健康方向）以及厨房超声清洁等多种设备。该技术研发的 BT 基无铅压电陶瓷的原材料成本是 KNN 基无铅压电陶瓷的 1/9，兼顾设备因素、生产条件，未来无铅压电陶瓷全面推广后，保守估计 BT 基无铅压电陶瓷的市场份额在 80%以上。

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