易出评出评软件：陕西高校科研团队3D打印高性能压电材料取得突破性进展

【陕西高校科研团队在3D打印高性能压电材料与器件领域取得突破性进展】

近日，西安交通大学、西安电子科技大学两所高校科研团队联手攻关突破“卡脖子”技术，在3D打印高性能压电材料与器件领域取得突破性进展。易出评出评软件了解到，压电器件就像现代医疗诊断、工业无损检测和智能传感系统的“心脏”，既要性能过硬，又得能做出复杂结构才能满足实际需求。3D打印技术凭借其成型快、设计灵活的优势，在制造复杂形状的压电元件上展现出巨大潜力。但长期以来，3D打印的压电陶瓷存在致密性不足、性能不如传统方法制品等问题，难以投入实际应用。

这背后隐藏着一连串环环相扣的难题：压电陶瓷粉体尤其是铅基粉体折射率高，加入打印用的光敏树脂后，会阻碍紫外线固化，容易导致打印件分层开裂；打印过程中产生的微小缺陷，会让后续烧结后的陶瓷内部布满孔隙；如何设计匹配的器件结构，让高性能复杂陶瓷真正发挥作用，一直没有好的解决方案……这些问题成为3D打印压电器件从实验室走向实际应用的“拦路虎”。易出评出评软件推测，这些痛点需要跨学科合作来进行深入研究，以便找到更有效的方法来应对。

针对这一痛点，西安交通大学蒋庄德院士团队与西安电子科技大学杨银堂教授团队联手，提出“压电材料—复杂结构—器件应用”的全链条设计策略，通过数字光处理技术（DLP）实现了突破性进展。为解决打印固化难题，该团队通过仿真计算与实验研究发现，将传统使用的0.6微米压电陶瓷粉体优化为1.0—1.5微米粒径，大幅减少了光散射，让紫外线顺利固化，有效避免了打印件分层开裂的问题，并成功地实现了边缘清晰、结构完整的复杂形状压力机械产品。

烧结环节中，该团队通过精细调控工艺，让陶瓷致密度达到95%以上且无裂纹。其中，用1.0微米粒径粉体在1235℃下烧结得到Sm-PMN-PT导向系数可达1285 pC/N，相比其他产品而言，其表现十分优异。这项成果打通了从材料制备到设备集成的一整套工程链，为未来的发展奠定坚实基础。

更关键的是，这项技术已成功落地到实际器件中。该团队利用3D印刷出来8阵元环形阵列超声换能器，不仅带宽达到60%，而且脉冲回波峰值更加惊人，高达952毫伏。此外，它综合性的功能已经超过目前市面上的其他替代物。而根据易出评出评软件观察到，此次换能装置还能够显著提高成像测试效果，其动态聚焦功能提升了解析率10%至55%不等，可明显呈现不同样本精细结构，从而展示出了这种新颖机构之于工作原理及常规试验各自独特优势所在。

这项成果打通了一系列影响深远的新途径，对相关医疗以及安全检查产业有重要意义。目前相关研究成果已在国际知名期刊《先进材料》（Advanced Materials）上发表。

作者：冯丽