北京大學醫學部采購ZJ-3型精密D33測試儀和PZT-JH30/3型壓電復合極化裝置

       壓電生物陶瓷是一類用于生物醫學領域的壓電陶瓷材料，包含鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛（PZT）等鈣鈦礦型陶瓷，鈮酸鋰（LiNbO3）單晶材料及聚合物復合材料，通過壓電效應實現機械能與電能的相互轉換 。該材料主要用作人體信息探測傳感器，包括心導管微壓器、超聲治療設備及可穿戴運動監測裝置，并可用于牙科抗菌填充和植入式超聲能量收集系統 。

19世紀末發現水晶等材料的壓電特性后，1940年代鈦酸鋇壓電陶瓷問世，1960年代發展鈮酸鋰等鈮酸鹽陶瓷，1970年代開發出鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）透明陶瓷 。21世紀以來，熱-電驅動氣溶膠打印技術實現了甘氨酸/PVP復合壓電薄膜制造，其壓電系數達11.2 pm/V，應用于瞬態心臟起搏器 。鈦酸鋇/磷酸三鈣（BTTCP）復合陶瓷通過多孔結構設計，被證實具有促進骨細胞生長的生物活性 。

骨組織的天然壓電效應通過機械刺激產生局部電信號，調控骨細胞行為，為壓電材料在骨科醫學中的應用提供了理論基礎。先進壓電材料通過力電耦合機制，展現出在骨組織修復、軟骨再生、炎癥調控及健康監測方面的巨大潛力。

壓電材料的核心機制是其獨特的力電耦合效應，通過機械刺激產生的局部電場，激活骨細胞的電生物學反應。具體包括：電壓敏感離子通道（如VGCC、Piezo1、TRPV4）被激活，引發鈣離子內流，進一步啟動Wnt/β-catenin、PI3K/Akt等信號通路，促進成骨細胞分化和礦化；電場通過焦點黏附復合體（FAK-整合素通路）調控細胞骨架重組，增強細胞黏附與遷移，促進骨組織再生；此外，電刺激還能調控TGF-β、Notch等信號通路，促進細胞間通訊與分化過程。同時，壓電材料通過誘導巨噬細胞向M2型極化，抑制炎癥反應，優化骨修復微環境，綜合調控骨組織的再生與修復。

在骨科醫學中，壓電材料被廣泛應用于骨組織修復、健康監測與炎癥調控等領域。在骨組織修復方面，無機壓電材料（如BaTiO?、ZnO、PZT）因其高壓電常數表現出優異的電場產生能力，但生物相容性和機械脆性限制了其臨床應用。而有機材料（如PLLA、PVDF）具有柔性、生物可降解性和良好的組織兼容性，適合開發為植入式壓電支架。此外，有機-無機復合材料（如PVDF/BaTiO?、PLLA/ZnO）通過力電耦合增強材料性能，實現了力學強度與生物兼容性的優化，廣泛應用于骨缺損修復、軟骨再生及炎癥緩解。

在健康監測方面，植入式壓電傳感器通過實時監測骨密度、應力分布和愈合進程，為骨折愈合、脊柱融合及骨質疏松治療提供精準數據支持。同時，可穿戴式壓電設備（如柔性傳感器、鞋墊和貼片）用于運動監測、步態分析及生理信號檢測，有助于實現慢性骨病（如骨關節炎、骨質疏松）的早期診斷與評估。

在炎癥調控與抗感染治療中，壓電催化材料通過機械能觸發局部活性氧（ROS）產生，有效殺滅細菌、消除炎癥因子，為感染性骨病提供了一種非藥物、非侵入式的治療方案。此外，結合超聲刺激，壓電支架還能激活局部電場，加速骨組織愈合與軟骨再生，減少患者的恢復周期。

綜上所述，壓電材料通過其獨特的生物力電耦合機制，能夠激活骨細胞信號通路、調控免疫微環境并促進骨組織再生，展現出廣闊的應用前景。未來研究應進一步優化材料的長期穩定性、機械強度與生物安全性，結合3D打印和智能制造技術，實現個性化與精準化治療方案，推動壓電材料在骨科醫學領域的臨床轉化與應用。

ZJ-3型精密壓電d33測試儀

一、產品介紹：

ZJ-3型壓電測試儀（靜壓電系數d33測量儀）是為測量壓電材料的d33常數而設計的專用儀器，它可用來測量具有大壓電常數的壓電陶瓷，小壓電常數的壓電單晶及壓電高分子材料,PVDF薄膜壓樣品。ZJ-4擴展了D31塊體，D31薄膜拉伸夾具，D15條狀夾具，D15圓管夾具,本儀器是從事壓電材料及壓電元件生產、應用與研究部門的儀器。

二、參考標準:
GB3389.4-82《壓電陶瓷材料性能測試方法 縱向壓電應變常數d33的靜態測試》

GB/T3389.5-1995《壓電陶瓷材料性能測試方法 圓片厚度伸縮振動模式》GB000?

Tj1.1/T3389.4-1982《壓電陶瓷材料性能測試方法 柱體縱向長度伸縮振動模式》

GB/T 3389.7-1986《壓電陶瓷材料性能測試方法 強場介電性能的測試》
GB/T3389.8-1986《壓電陶瓷材料性能測試方法 熱釋電系數的測試

三、產品主要功能：

測量壓電材料的d33常數

測量具有大壓電常數的壓電陶瓷

測量小壓電常數的壓電單晶及壓電高分子材料 

測量任意取向壓電單晶以及某些壓電器件的等效壓電d’33常數

薄膜PVDF壓電系數D33測試

D31塊體，D31薄膜拉伸夾具，D15條狀夾具，D15圓管夾具等八套夾具四、主要技術指標

d33測量范圍：

×1擋：  20 至2000pC/N 擴展10000PC/N

×0.1擋： 2 至400pC/N。

可以配套PZT-JH10/4/8/12型壓電極化裝置使用

可以配套ZJ-D33-YP15壓電壓片機使用
誤差：×1擋：±2%±1個數字，當d33在100到4000pC/N；

計量標定標準樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年（評判壓電測試儀準確性能的重要依據之一）

提供壓電薄膜標準片：20*20MM

電壓保護：放電保護功能  

D31塊體，D31薄膜拉伸夾具，D15條狀夾具，D15圓管夾具D31塊體夾具，薄膜拉伸夾具（新增功能）,共面電極功能（新增）

±5%±1個數字，當d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數字，(當d33在10到200pC/N)
±5%±1個數字，當d33在10到20pC/N。

分辨率： ×1擋：1 pC/N；    ×0.1擋：0.1 pC/N。
尺寸：施力裝置：Φ110×140mm；儀器本體：240×200×80mm。
重量：施力裝置：約4公斤；   
儀器本體：2公斤。
電源：220伏，50赫，20瓦。

PZT-FJH30 /3真空、空氣,氣氛，硅油壓電陶瓷高壓極化裝置（30KV以下壓電陶瓷及壓電薄膜1-3片試樣）主要用于30KV以下壓電陶瓷或其它壓電材料的極化處理，廣泛應用于高校及從事壓電材料研究或生產的科研及生產單位。

該壓電測試裝置具備空氣、真空、氣氛等多種極化分式，油浴極化同時或單獨極化1-3片試樣，可以測試方型、圓、環等異性材料構件，而且可以極化不同性質壓電薄膜材料。是國內目前壓電研究的重要輔助工具。

主要特點：

1. 能夠同時極化1-3片壓電試樣或是壓電薄膜試樣

2. 安全可靠，溫度補償快、恒溫精度高

3. 每路當漏電流超過規定值時，都具有切斷保護功能，不影響其它樣片的極化，其它回路可按正常極化時間完成極化。

4、提供標準極化薄膜樣品：3片 （兩大一小）

5、提供測試樣品薄膜：3片 （ 兩大一小）

6.可以觀察極化電流，電壓及溫度變化情況和曲線。

主要技術參數：

1. 任意夾持樣品尺寸為3-40mm片方型或是圓型試樣、是壓電薄膜試樣

2、提供標準極化薄膜樣品：3片

3、提供測試樣品薄膜：3片

4、工作電源：AC220V  50/60HZ

5、額定功率：2.0kw

6、壓電材料極化方式：真空，空氣，氣氛，硅油等10多種極化方式

7、總電流：10mA

8、每路切斷電流：0.5mA

9、定時：1-99min±5％任意設定

10、加熱元件 ：優質電阻絲

11、1次測試試樣數量:可加載1-3片試樣

12、額定溫度 ：≤180℃

13、最高溫度 ：300℃

14、控溫方式 ：智能化恒溫控制

15、樣片 ：樣品尺寸為3-40mm片方型或是圓型試樣或壓電薄膜試樣

16、外形尺寸 ： 寬872高466深360（mm)

17、能夠配套ZJ-3和ZJ-6壓電測試儀進行測試使用