周阳阳, 张艳艳, 于子怡, 傅正钱, 许钫钫, 梁瑞虹, 周志勇

无机材料学报 2025, 40 (6): 719-728. DOI:10.15541/jim20240537

摘要（148）

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高温压电振动传感器是高温、复杂振动等严苛环境下用于结构健康监测的首选传感器。具有高居里温度(T_C)的铋层状结构CaBi₄Ti₄O₁₅(CBT)高温压电陶瓷是500 ℃及以上压电振动传感器的核心元件, 但其压电系数d₃₃低, 极大限制了其高温应用。本研究采用独特的Bi³⁺自掺杂策略, 提高了CBT压电陶瓷内部晶界数量, 增加了空间电荷的聚集位点, 促进了空间电荷极化的形成。进一步地, 基于空间电荷极化主要在低频下产生的特性, 利用不同频率介电温谱阐明了空间电荷极化提升CBT压电陶瓷压电性能的重要机制。最终获得了综合性能优异的CBT基高温压电陶瓷: T_C高达778 ℃; d₃₃提高了30%以上, 达到20.1 pC/N; 电阻率提高了1个数量级(在500 ℃下达到6.33×10⁶ Ω·cm)。本工作为500 ℃及以上压电振动传感器的实际应用提供了性能优异的关键功能材料。