韩国原子能研究院开发出一种具有世界顶级温度稳定性的环保无铅压电材料技术。压电材料是一种在受压时会产生电力的物质，广泛应用于传感器和半导体等领域。目前常用的压电材料主要使用“铅锆钛酸盐（Pb(Zr,Ti)O3）”，但由于铅对人体和环境有害，全球正逐步禁止使用。因此，使用无铅的环保压电材料（Pb-free）的研究正在积极进行中。
图 通过堆叠具有对比温度行为的无铅压电陶瓷制成的复合材料。
韩国原子能研究院的研究团队通过开发一种层叠式复合材料，解决了现有无铅压电陶瓷材料在不同温度下性能不稳定的问题。他们将两种具有相反温度行为的材料——钾钠铌酸盐(KNN)和铋铁氧体(BF)交替堆叠，优化了其温度稳定性，使其在300℃的高温下仍能保持优异的压电性能。该复合材料的温度稳定性根据复合比例不同而有所差异，研究团队通过大量实验确定，当KNN材料占43%时是最佳比例。这时，即使在300℃的高温下，压电性能的变化率也维持在最大4.7%。与现有无铅压电陶瓷材料在100~150℃（压电性能变化率在10%以内）范围内的温度稳定性相比，提升了两倍以上。此外，现有在300℃的高温下使用的压电材料大多是铋层状结构（Bi-layered structure），其压电常数仅为20以下。而研究团队使用的两种材料为钙钛矿结构（perovskite structure），其压电常数至少为150以上，在高温下也具有优异的压电性能。
图 利用不同压电陶瓷材料的叠层复合材料制造的加速度计传感器
该研究成果已发表在《Journal of Materials Chemistry A》国际学术期刊上，并已在韩国获得专利，正在申请美国和欧洲的专利。研究人员认为，这种新型压电材料可以应用于核电站等高温环境中的高灵敏度传感器和其他环保压电设备。
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