韩国原子能研究院（以下简称原子能研）28日表示，该院设备安全诊断研究部研究团队，由高级研究员 Park Gyuhyun 和首席研究员 Lee Mingu 领衔，成功开发出环保无铅压电材料技术。
压电材料是在受压时产生电能的物质，在传感器和半导体等工业领域被广泛应用。
迄今为止，压电材料主要使用“铅锆钛酸盐”。但由于铅对人体和环境有害，全球正呈现出禁止使用的趋势，因此以替代铅为目的的环保无铅压电材料研究正积极开展。在这一过程中，温度不稳定问题一直是研究人员必须攻克的难题。
原子能研研究团队此次开发的无铅压电材料技术，具有解决上述问题的意义。
研究团队在解决既有无铅压电陶瓷材料随温度变化而导致压电性能下降或上升的不稳定性时，反向利用了同一现象。他们将两种在温度变化下表现出相反压电性能变化的材料交替堆叠，制成层状压电复合材料，从而解决了问题。
首先，研究团队将温度越高压电性能越低的“钾钠铌酸盐（(K,Na)NbO3，以下简称 KNN）”系材料，与压电性能随温度升高而增强的“铋铁氧体（BiFeO3，以下简称 BF）”系材料分层堆叠，制备出复合材料。
该复合材料的温度稳定性会随复合比例不同而出现差异。但研究团队经过无数次实验发现，KNN 系材料的最佳比例为43%，并确认当保持这一比例时，即使在最高 300℃ 的条件下，压电性能的变化率也可控制在最大 4.7% 之内。
原子能研强调，这一性能较既有无铅压电陶瓷材料的温度稳定性（以最高 100~150℃ 为基准，压电性能变化率在 10% 以内）提升了 2 倍以上，达到世界领先水平。
研究团队开发的技术还提升了压电性能。以往大多在 300℃ 高温下使用的压电材料为铋层状结构（Bi-layered structure），其代表压电性能的压电常数仅在 20 以下。
相比之下，研究团队利用 KNN 和 BF 设计出钙钛矿结构（perovskite structure），成功将压电常数提升至 150 以上，从而在高温环境下也能获得优异的压电性能。
研究团队开发的压电材料兼具优异的温度稳定性和压电性能，未来有望应用于核电站等高温环境中使用的高灵敏度传感器，以及多种环保压电元件和器件。
研究团队的研究成果已刊登在材料科学领域国际学术期刊《材料化学期刊A（Journal of Materials Chemistry A）》9月刊上。
尤其是，研究团队已完成该技术在国内的专利注册，目前正在美国和欧洲等海外地区接受专利注册审查。
原子能研设备安全诊断研究部部长 Park Taejin 表示：“长期以来，在核电站等苛刻环境中使用的特种传感器大多依赖国外技术”，并称，“但基于本次研究团队的成果，今后在特种传感器领域有望优先应用环保的国产技术”。
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