據(jù)俄羅斯科學網(wǎng)站2月24日報道，國立研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學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于逐漸禁止鉛的指令RoHS。

該校半導體和電介質(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)對國家領土邊界的完全控制。

振動傳感器的工作原理基于壓電效應——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世紀中葉以來就已為人所知，并廣泛用于激光光學，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弱（比鋯—鈦酸鉛陶瓷大約差10倍）。莫斯科國立鋼鐵合金學院的專家們能使高鈮酸鋰內(nèi)部形成了所謂的“雙域結構”，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，并且還顯著擴大了工作溫度的范圍。