近日，中国科学院上海硅酸盐研究所压电陶瓷材料与器件研究团队对BiScO₃-PbTiO₃(BS-PT，钪酸铋-钛酸铅)压电陶瓷开展了系列研究，并取得了系列进展——包括揭示了其性能提升的关键因素是丰富畴形态的形成和畴密度的提高，验证了四方相结构是提高温度稳定性的重要依据，还开发该系高温压电陶瓷未核心元件的超声换能器样件验证其应用。

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https://doi.org/10.1016/j.jmat.2021.09.004

https://doi.org/10.1111/jace.18157

https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113528

https://doi.org/10.1111/jace.18616.

BS-PT基高温换能器(A)实物图，(B)示意图，(C)细节放大图

BS-PT是300℃以上压电传感器、换能器等高温压电器件最具应用潜力的核心敏感铅基压电陶瓷元件，但是其温度稳定性差及退极化温度低，极大限制了其在实际高温领域中的应用。

上硅所研究团队基于晶格畸变和对称演化理论，设计了BS-PT-BSN高温压电陶瓷，实现对压电性能和温度稳定性的双重调控，进一步通过TEM/PFM/XRD等跨尺度结构表征，揭示了其性能提升的关键因素是丰富畴形态的形成和畴密度的提高，验证了四方相结构是提高温度稳定性的重要依据；继而通过轨道杂化提高A-O及B-O键的结合力，设计了BiScO₃-PbTiO₃-Zn/Bi高温压电陶瓷，制备了兼具高压电性能（从380pC/N提高至490pC/N）、高居里温度（428℃）、高退极化温度（从250℃提高至410℃）的新型BS-PT铅基压电陶瓷材料，通过原位XRD/Raman/PFM等手段，从本征和非本征等角度阐明了优异温度稳定性的内在物理机制；继而以该高温压电陶瓷制备了4.5MHz的超声换能器样件，验证性能高于传统PZT陶瓷换能器，有望应用于深部石油勘探、压电喷油阀等领域中。

来源：上硅所

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