突破500℃极限!中科院上硅所顶刊发文,MatMeas/佰力博设备助力高温压电材料重大突破!

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突破500℃极限!中科院上硅所顶刊发文,MatMeas/佰力博设备助力高温压电材料重大突破!

近日,压电陶瓷材料领域的国际顶级学术期刊 《Journal of the American Ceramic Society》(美国陶瓷学会会刊) 发表了来自中国科学院上海硅酸盐研究所(SICCAS)周志勇研究员团队的最新突破性研究成果。

📖 参考文献信息 / Literature Reference:

Title: Enhanced electrical properties of Cr2O3 addition NBT-based high-temperature piezoelectric ceramics
Journal: Journal of the American Ceramic Society
Research Team: Prof. Zhiyong Zhou's Group, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences (SICCAS)
DOI Link: 10.1111/jace.18919

该团队成功研发出一种基于 Cr2O3 掺杂的 NBT 基(Na0.5Bi4.5Ti4O15)新型高温压电陶瓷(CNBT-Cr20)。在航空航天、汽车电子等尖端领域,传感器通常需要在 500℃ 以上的极端热循环环境中稳定工作,这对核心压电材料提出了极高的要求。这项新研究成果不仅实现了高达 655℃ 的居里温度(Tc),获得了近乎翻倍的压电常数(d33 达到 29 pC/N),更在 500℃ 的超高温下保持了大于 106 Ω·cm 的优异电阻率,极具工业应用潜力。

中科院上硅所高温压电材料重大突破

🔬 极端环境下的数据“试金石”:MatMeas (佰力博) 测试系统

在如此严苛的超高温环境下,如何精准捕获材料的介电常数、介电损耗以及电阻率的微小变化,是对测试设备抗干扰能力和温控精度的极限挑战。在这项极具分量的研究中,研究团队的核心高/低温电学表学数据,均由 MatMeas (佰力博 / Partulab) 旗下的核心测试设备保驾护航:

1. DMS-1000 高温介电阻抗温谱仪 (Impedance Material Analyzer)

为验证材料的居里温度(Tc)与介电稳定性,研究人员使用了 DMS-1000 深入测试了材料随温度变化的介电常数和介电损耗。DMS-1000 极其稳定的宽温区加热与高精度屏蔽设计,帮助研究人员完美捕获了材料在 655℃ 附近尖锐且平滑的介电峰值(Dielectric peaks),并精准证实了掺杂改性后材料优异的低介电损耗特性。

Figure 5 - 介电常数随温度变化图 (由 DMS-1000 采集)

数据由 Partulab (MatMeas) DMS-1000 系统采集。在超过 500℃ 的超高温极端温区下,DMS-1000 依然保持着极高的信号测量精度与曲线平滑度。

2. HRMS-900 变温电阻率测量系统 (Conductivity Measurement Device)

在探索高温下材料内部的缺陷浓度与导电机制(空穴导电与离子导电转换)时,团队使用了 HRMS-900 系统。该设备精准测量了样品在高达 500℃ 极端高温下的直流电阻率(DC resistivity)及活化能(Ea),成功验证了新型陶瓷在超高温下仍能保持极低的漏电流,为实际应用提供了最有力的数据支撑。

Figure 7 - 直流电阻率随温度变化图 (由 HRMS-900 采集)

数据由 Partulab (MatMeas) HRMS-900 系统采集。图中清晰展示了在高达 500℃ 极端高温环境中材料的直流电阻率演变,为绝缘可靠性提供了铁证。

📈 更多科研数据与系统表征

为了获得最详实可靠的压电与电学响应,研究团队还利用佰力博系统进行了更广泛的多维度表征。这些高精度曲线全面揭示了 Cr2O3 掺杂改性对新型高温压电陶瓷内部结构缺陷与电导机制的深层调控作用,为高精尖传感器件设计奠定了关键基础特性:

新型压电陶瓷性能表征曲线

不同改性掺杂比例的性能对比分析

顶级科研,需要顶级的测试基础架构

“工欲善其事,必先利其器”。中科院上硅所等顶尖科研机构在国际权威学术期刊上的持续突破,印证了 MatMeas (佰力博) 测试系统在“极端环境电学表征”领域不可替代的可靠性与高精度。

无论是涵盖室温至 1000℃ 的 DMS-1000 系列,还是应对极低温环境的 DMS-2000 系统,MatMeas 致力于为全球材料科学家提供对标甚至超越国际顶尖水准(如高压互锁、真空防结霜、一键全参数析构)的高端电学测试装备。

探索更多关于压电/铁电材料的表征方案,欢迎访问 MatMeas 官方网站或联系我们的技术专家团队!


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