铌镁钛酸铅,英文简称PMNT,也称铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT),是一种压电单晶材料,是钙钛矿结构(ABO3)的具有压电效应的单晶体,属于高性能弛豫铁电单晶,居里温度为140℃。
PMNT制备主要采用坩埚下降法(也称Bridgman法)来生长单晶。中国科学院上海硅酸盐研究所采用坩埚下降法制备PMNT单晶,流程主要包括原料处理、升温熔化、生长、降温等环节,可生长出直径大于40mm、长度大于60mm的单晶。
根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国铌镁钛酸铅(PMNT)单晶行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,PMNT单晶具有压电性优、机电耦合系数大、热释电性好、电致伸缩性好、介电常数高、损耗低、非线性光学性能优等特点。凭借优异的压电性能,PMNT单晶可替代PZT(锆钛酸铅)压电陶瓷,广泛应用在光学、电子、医疗设备等领域,用来制造非线性光学器件、压电换能器、超声换能器、水声换能器、光电探测器、传感器、驱动器等产品。
超声设备利用超声探头来发射与接收超声,从而实现检测,在超声探头中,压电材料是核心组成部分。在医疗领域,为提高疾病诊断准确度,医用超声探头需要采用压电性能优异的压电材料,以提升图像清晰度。传统超声探头采用压电陶瓷,随着医疗技术不断进步,压电陶瓷逐渐无法满足需求,PMNT单晶受到关注。
我国PMNT单晶研究起步早,20世纪90年代中后期,中国科学院上海硅酸盐研究所罗豪甦团队,在国际上率先使用Bridgman法(布里支曼法)生长出大尺寸高质量PMNT单晶。但我国PMNT单晶研究成果产业化转化速度较慢。
美国H.C.Materials公司紧跟在中国科学院上海硅酸盐研究所之后开发出PMNT单晶,其成果转化速度快,21世纪初,为飞利浦医用超声设备提供PMNT单晶,之后,GE、西门子等厂商均开始采用PMNT单晶来制造医用超声探头,进而制造高清彩超。预计2023-2029年,全球PMNT单晶市场规模将以8%以上的年复合增长率增长。
新思界行业分析人士表示,预计2023-2029年,我国医学超声诊断设备销售规模将以11%以上的年复合增长率增长,彩超占据绝对主导地位。2012年以来,我国中高端彩超生产实力不断增强,国产产品市场份额占比不断提高,代表性企业有迈瑞医疗、开立医疗等,并且已经具备高端彩超探头生产能力,和声医疗、开立医疗等可生产单晶超声探头。在此背景下,我国PMNT单晶市场发展空间大。现阶段,我国PMNT单晶生产商主要有合肥科晶材料技术有限公司、上海怡英新材料科技有限公司等。