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50年來(lái)被廣泛運用的傳統含鉛壓電材料或將被無(wú)鉛壓電材料取代。歷時(shí)兩年多的深入研究，西安交通大學(xué)多學(xué)科材料研究中心主任、金屬材料強度國家重點(diǎn)實(shí)驗室首席科學(xué)家任曉兵教授提出了“基于三重臨界點(diǎn)的準同型相界”新理論。今天，任曉兵在他的實(shí)驗室里向記者展示了根據這一理論設計開(kāi)發(fā)、新的無(wú)鉛壓電材料—— 鋯鈦酸鋇鈣。研究結果顯示，鋯鈦酸鋇鈣具有令人驚異的壓電性能，壓電系數高達620皮庫侖/牛頓，遠遠超過(guò)鋯鈦酸鉛的性能(250—590皮庫侖/牛頓)。 壓電材料是一類(lèi)廣泛使用的重要的功能材料，它能在施加電場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生伸縮變形，相反在施加壓力時(shí)產(chǎn)生電壓，具有電能與機械能相互轉化的換能功能。這類(lèi)材料的代表就是上世紀50年代發(fā)現的鋯鈦酸鉛，它在半個(gè)世紀以來(lái)統治了絕大部分壓電材料的應用。無(wú)論家用電器，還是工業(yè)產(chǎn)品，處處都可看到鋯鈦酸鉛的影子。在如此廣泛的產(chǎn)品中使用有對人體有害的含鉛產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)一種能夠替代鋯鈦酸鉛的無(wú)鉛壓電材料，成為全球壓電材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。然而，以往研究獲得的無(wú)鉛壓電材料在壓電性能方面僅為鋯鈦酸鉛的1/10至1/2，這一困難使得對人體和環(huán)境有害的鋯鈦酸鉛長(cháng)期以來(lái)無(wú)法被替代，并且在很大范圍形成了有害元素鉛是產(chǎn)生大壓電性能的必要條件這一錯覺(jué)。 任曉兵教授提出的新理論表明，大壓電性能與鉛并無(wú)必然聯(lián)系，鋯鈦酸鉛只是滿(mǎn)足了該理論的要求的一個(gè)體系，所有滿(mǎn)足該理論要求的體系都可以產(chǎn)生大的壓電性。根據這一理論，科研人員設計開(kāi)發(fā)了一種新的無(wú)鉛壓電材料——鋯鈦酸鋇鈣。這是50多年來(lái)無(wú)鉛壓電材料的性能首次超越壓電材料的經(jīng)典體系——鋯鈦酸鉛。這項成果對無(wú)鉛壓電材料的研究開(kāi)發(fā)具有重要意義，不僅研發(fā)出一種可以和鋯鈦酸鉛相媲美、對環(huán)境無(wú)害的壓電材料，更重要的是指出了開(kāi)發(fā)大壓電性能材料的新方法。專(zhuān)家預計，該方法可望導致今后出現更多更好的無(wú)鉛壓電材料，從而引發(fā)長(cháng)期依賴(lài)鋯鈦酸鉛的工業(yè)界向無(wú)鉛壓電材料的變革。 中國經(jīng)濟網(wǎng) |
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壓電材料是一類(lèi)廣泛使用的重要的功能材料，它能在施加電場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生伸縮變形，相反在施加壓力時(shí)產(chǎn)生電壓，具有電能與機械能相互轉化的換能功能。這類(lèi)材料的代表就是上世紀50年代發(fā)現的鋯鈦酸鉛，它在半個(gè)世紀以來(lái)統治了絕大部分壓電材料的應用。無(wú)論家用電器，還是工業(yè)產(chǎn)品，處處都可看到鋯鈦酸鉛的影子。比如手機、打火機、煤氣灶、電視、電腦、汽車(chē)、醫用核磁共振診斷、艦船聲納等。 有專(zhuān)家透露，長(cháng)期以來(lái)，90%以上的壓電材料都含有鉛，在如此廣泛的產(chǎn)品中使用有對人體有害的含鉛產(chǎn)品，由此而造成環(huán)境的大范圍污染。開(kāi)發(fā)一種能夠替代鋯鈦酸鉛的無(wú)鉛壓電材料，成為全球壓電材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 |
| 原來(lái)打火機也有毒。 |
