據(jù)俄羅斯科學(xué)網(wǎng)站2月24日報道，國立研究型技術(shù)大學(xué)莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院研究人員研制了一種新型振動傳感器，用于建筑物和橋梁狀態(tài)診斷儀器以及航天器。傳感器使用無鉛鈮酸鋰（LiNbO3）晶體。研究成果發(fā)表在《Sensors》雜志上。

鈮酸鋰晶體比振動傳感器制造商目前使用的鋯—鈦酸鉛陶瓷穩(wěn)定得多。向新材料的過渡將使制造商能夠遵守歐盟關(guān)于逐漸禁止鉛的指令RoHS。

該校半導(dǎo)體和電介質(zhì)材料教研室研究員伊林·庫巴索夫指出，振動傳感器可用于建筑物和橋梁狀況的診斷設(shè)備，用于檢測任何危險的振動，以便及時采取行動，疏散人員。它們還可以用于航天器和安全系統(tǒng)，實現(xiàn)對國家領(lǐng)土邊界的完全控制。

振動傳感器的工作原理基于壓電效應(yīng)——壓電元件在施加振動時變形并發(fā)出報警信號。到目前為止，傳感器制造商在使用鋯——鈦酸鉛陶瓷基的壓電元件時遇到了許多問題，這種壓電元件毒性極大并且在溫度變化時失去靈敏度。研究人員認(rèn)為，現(xiàn)在所有這些問題都得到了徹底解決，因為鈮酸鋰不像鋯—鈦酸鉛陶瓷含有細(xì)顆粒。此外，鈮酸鋰的性能在寬溫度范圍內(nèi)都很穩(wěn)定。

鈮酸鋰自20世紀(jì)中葉以來就已為人所知，并廣泛用于激光光學(xué)，但很少有人嘗試在振動傳感器中使用它，因為它的壓電性能相當(dāng)弱（比鋯—鈦酸鉛陶瓷大約差10倍）。莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院的專家們能使高鈮酸鋰內(nèi)部形成了所謂的“雙域結(jié)構(gòu)”，從而能夠提高其對外部振動的敏感性。基于單晶壓電傳感器的新型傳感器的開發(fā)將使這些產(chǎn)品的靈敏度至少增加到10-6g，并且還顯著擴(kuò)大了工作溫度的范圍。