科创中国
中南大学|无铅高温压电陶瓷制备技术
成果类型：: 发明专利,新技术
发布时间: 2023-11-26 15:59:49
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”湖南科技服务团| 李钊 | 2023-11-30 00:39:54
压电式传感器具有结构简单、信噪比高、灵敏度高等优点，特别适用于动态测量，如加速度、应力和振动测试，重要应用方向包括结构振动监测、损伤监测、声发射信号监测等。在航空航天发动机、核能、高温冶炼、石油勘探等领域中，高温复杂环境对高温压电式传感器提出更高性能要求，目前亟需开发适用500℃及以上温度的高温高性能压电陶瓷材料及其传感技术。
攻克高居里温度高性能无铅压电陶瓷的组分调控与织构化生长关键技术，并实现良好的工艺与性能稳定性，有利于提升高温压电式传感器的可靠性和环境适应性。高温压电陶瓷材料性能优异：居里温度高于900℃，压电系数可达30pC/N，室温介电损耗低于0.02，压电系数可稳定至800℃。在压电陶瓷研制方面，项目团队长期开展组分调控与陶瓷织构化研究，技术成熟可靠，并从应用中不断升级技术，使其能够满足市场需求。
高温压电陶瓷主要应用市场有航空航天，能源、汽车、石油化工，冶金、工业发电和地质勘探。对于高温极端环境，基于高温压电陶瓷材料的传感器件不可或缺。2022年中国压电陶瓷市场规模达26.51亿人民币，全球压电陶瓷市场规模达62.23亿人民币，到2028年，全球压电陶瓷市场规模预计将达83.27亿人民币。
压电陶瓷是一种重要的换能材料，其机电耦合性能优良，在电子信息、机电换能、自动控制、微机电系统、生物医学仪器中广泛应用。为适应新的应用需求，压电器件正向多层化、片式化和微型化方向发展。
压电陶瓷全球的营业额在2022年约为1,624百万美元，预计到2029年将达到2,402百万美元。我们预计2023-2029年全球的压电陶瓷营业额的复合年增长率为5.87%。压电陶瓷属于电子陶瓷的一个分支，是利用压电效应实现电能与机械能相互转换的功能陶瓷，在现代光机电产品中占有十分重要的地位。随着高新技术的发展，压电陶瓷的应用必将越来越广阔。
全球压电陶瓷主要生产企业包含京瓷、TDK、赛琅泰克、村田制作所、PI Ceramic、江佳电子、CTS Corporation、凯立达电子、嘉康电a子和凯镨电子等。2022年京瓷为全球最大的压电陶瓷生产企业，企业营业额达到513.64百万美元，占全球压电陶瓷总市场的31.64%，其次是TDK，2022年其压电陶瓷营业额达到了274.15百万美元，约占全球压电陶瓷总市场的16.88%。中国本土头部厂商份额占比相对较低，较国际市场头部厂商占比仍有很大差距，随着国产化趋势，海外厂商将让出部分市场份额，国内厂商将有机会进一步提升市场占有率，获得更多经营空间。
中南大学粉末冶金研究院张斗，中南大学二级教授，粉末冶金研究院院长。2006年博士毕业于英国伯明翰大学，1999-2009年间先后在韩国科学技术院（KAIST）、英国伯明翰大学开展工作。入选2009年度教育部“新世纪优秀人才支持计划”、2011年度湖南省自然科学杰出青年和2012年度湖南省“百人计划”，伯明翰大学冶金与材料学院荣誉教授。主要研究方向为功能陶瓷与器件，已主持国家重点研发计划等40余项科研与人才项目，发表SCI论文200余篇，授权专利50余项。获得2021年湖南省技术发明一等奖、2022年中国侨界贡献奖一等奖。担任Journal of Electroceramics 执行主编、Frontiers in Electronic Materials 主编和《压电与声光》编委。
中南大学粉末冶金研究院副院长张斗教授荣获“侨界贡献奖”一等奖。
多年来，张斗带领团队成员发明了智能压电纤维复合材料制备与应用系列关键技术，目前，已在我国大型航天结构、工业智能监测、桥梁道路等领域推广应用，产生了良好的经济与社会效益。此外，张斗团队还攻克了介电复合材料结构-性能关联机理复杂、陶瓷/聚合物介电性能不匹配、协同调控与大尺寸制备困难等技术难题，获得多项创新成果，并基于湖南省丰富的矿产资源，开发多体系无铅压电陶瓷材料与器件，将资源优势转化为技术和产品优势，目前已累计实现科技成果转化近五千万元，为国家经济社会发展作出贡献。
首选技术合作或技术许可，直接投资次之，技术转让不考虑。
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