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北京大学医学部采购ZJ-3型精密D33测试仪和PZT-JH30/3型压电复合极化装置
北京大学医学部采购ZJ-3型精密D33测试仪和PZT-JH30/3型压电复合极化装置
压电生物陶瓷是一类用于生物医学领域的压电陶瓷材料，包含钛酸钡、锆钛酸铅（PZT）等钙钛矿型陶瓷，铌酸锂（LiNbO3）单晶材料及聚合物复合材料，通过压电效应实现机械能与电能的相互转换 。该材料主要用作人体信息探测传感器，包括心导管微压器、超声治疗设备及可穿戴运动监测装置，并可用于牙科抗菌填充和植入式超声能量收集系统 。
19世纪末发现水晶等材料的压电特性后，1940年代钛酸钡压电陶瓷问世，1960年代发展铌酸锂等铌酸盐陶瓷，1970年代开发出锆钛酸铅镧（PLZT）透明陶瓷 。21世纪以来，热-电驱动气溶胶打印技术实现了甘氨酸/PVP复合压电薄膜制造，其压电系数达11.2 pm/V，应用于瞬态心脏起搏器 。钛酸钡/磷酸三钙（BTTCP）复合陶瓷通过多孔结构设计，被证实具有促进骨细胞生长的生物活性 。
 骨组织的天然压电效应通过机械刺激产生局部电信号，调控骨细胞行为，为压电材料在骨科医学中的应用提供了理论基础。先进压电材料通过力电耦合机制，展现出在骨组织修复、软骨再生、炎症调控及健康监测方面的巨大潜力。
压电材料的核心机制是其独特的力电耦合效应，通过机械刺激产生的局部电场，激活骨细胞的电生物学反应。具体包括：电压敏感离子通道（如VGCC、Piezo1、TRPV4）被激活，引发钙离子内流，进一步启动Wnt/β-catenin、PI3K/Akt等信号通路，促进成骨细胞分化和矿化；电场通过焦点黏附复合体（FAK-整合素通路）调控细胞骨架重组，增强细胞黏附与迁移，促进骨组织再生；此外，电刺激还能调控TGF-β、Notch等信号通路，促进细胞间通讯与分化过程。同时，压电材料通过诱导巨噬细胞向M2型极化，抑制炎症反应，优化骨修复微环境，综合调控骨组织的再生与修复。
在骨科医学中，压电材料被广泛应用于骨组织修复、健康监测与炎症调控等领域。在骨组织修复方面，无机压电材料（如BaTiO₃、ZnO、PZT）因其高压电常数表现出优异的电场产生能力，但生物相容性和机械脆性限制了其临床应用。而有机材料（如PLLA、PVDF）具有柔性、生物可降解性和良好的组织兼容性，适合开发为植入式压电支架。此外，有机-无机复合材料（如PVDF/BaTiO₃、PLLA/ZnO）通过力电耦合增强材料性能，实现了力学强度与生物兼容性的优化，广泛应用于骨缺损修复、软骨再生及炎症缓解。
在健康监测方面，植入式压电传感器通过实时监测骨密度、应力分布和愈合进程，为骨折愈合、脊柱融合及骨质疏松治疗提供精准数据支持。同时，可穿戴式压电设备（如柔性传感器、鞋垫和贴片）用于运动监测、步态分析及生理信号检测，有助于实现慢性骨病（如骨关节炎、骨质疏松）的早期诊断与评估。
在炎症调控与抗感染治疗中，压电催化材料通过机械能触发局部活性氧（ROS）产生，有效杀灭细菌、消除炎症因子，为感染性骨病提供了一种非药物、非侵入式的治疗方案。此外，结合超声刺激，压电支架还能激活局部电场，加速骨组织愈合与软骨再生，减少患者的恢复周期。
综上所述，压电材料通过其独特的生物力电耦合机制，能够激活骨细胞信号通路、调控免疫微环境并促进骨组织再生，展现出广阔的应用前景。未来研究应进一步优化材料的长期稳定性、机械强度与生物安全性，结合3D打印和智能制造技术，实现个性化与精准化治疗方案，推动压电材料在骨科医学领域的临床转化与应用。
ZJ-3型精密压电d33测试仪
 一、产品介绍：
ZJ-3型压电测试仪（静压电系数d33测量仪）是为测量压电材料的d33常数而设计的专用仪器，它可用来测量具有大压电常数的压电陶瓷，小压电常数的压电单晶及压电高分子材料,PVDF薄膜压样品。ZJ-4扩展了D31块体，D31薄膜拉伸夹具，D15条状夹具，D15圆管夹具,本仪器是从事压电材料及压电元件生产、应用与研究部门的仪器。
二、参考标准:
GB3389.4-82《压电陶瓷材料性能测试方法 纵向压电应变常数d33的静态测试》GB/T3389.5-1995《压电陶瓷材料性能测试方法 圆片厚度伸缩振动模式》GB000?Tj1.1/T3389.4-1982《压电陶瓷材料性能测试方法 柱体纵向长度伸缩振动模式》
GB/T 3389.7-1986《压电陶瓷材料性能测试方法 强场介电性能的测试》
GB/T3389.8-1986《压电陶瓷材料性能测试方法 热释电系数的测试
三、产品主要功能：
测量压电材料的d33常数
测量具有大压电常数的压电陶瓷
测量小压电常数的压电单晶及压电高分子材料
测量任意取向压电单晶以及某些压电器件的等效压电d’33常数
薄膜PVDF压电系数D33测试
D31块体，D31薄膜拉伸夹具，D15条状夹具，D15圆管夹具等八套夹具四、主要技术指标
d33测量范围：
×1挡： 20 至2000pC/N 扩展10000PC/N
×0.1挡： 2 至400pC/N。
可以配套PZT-JH10/4/8/12型压电极化装置使用
可以配套ZJ-D33-YP15压电压片机使用
误差：×1挡：±2%±1个数字，当d33在100到4000pC/N；
计量标定标准样尺寸：18mm*0.8mm，老化时间：2-3年（评判压电测试仪准确性能的重要依据之一）
提供压电薄膜标准片：20*20MM
电压保护：放电保护功能
D31块体，D31薄膜拉伸夹具，D15条状夹具，D15圆管夹具D31块体夹具，薄膜拉伸夹具（新增功能）,共面电极功能（新增）
±5%±1个数字，当d33在10到200pC/N；
×0.1挡：±2%±1个数字，(当d33在10到200pC/N)
±5%±1个数字，当d33在10到20pC/N。
分辨率： ×1挡：1 pC/N； ×0.1挡：0.1 pC/N。
尺寸：施力装置：Φ110×140mm；仪器本体：240×200×80mm。
重量：施力装置：约4公斤；
仪器本体：2公斤。
电源：220伏，50赫，20瓦。
PZT-FJH30 /3真空、空气,气氛，硅油压电陶瓷高压极化装置（30KV以下压电陶瓷及压电薄膜1-3片试样）主要用于30KV以下压电陶瓷或其它压电材料的极化处理，广泛应用于高校及从事压电材料研究或生产的科研及生产单位。
该压电测试装置具备空气、真空、气氛等多种极化分式，油浴极化同时或单独极化1-3片试样，可以测试方型、圆、环等异性材料构件，而且可以极化不同性质压电薄膜材料。是国内目前压电研究的重要辅助工具。
主要特点：
1. 能够同时极化1-3片压电试样或是压电薄膜试样
2. 安全可靠，温度补偿快、恒温精度高
3. 每路当漏电流超过规定值时，都具有切断保护功能，不影响其它样片的极化，其它回路可按正常极化时间完成极化。
4、提供标准极化薄膜样品：3片 （两大一小）
5、提供测试样品薄膜：3片 （ 两大一小）
6.可以观察极化电流，电压及温度变化情况和曲线。
主要技术参数：
1. 任意夹持样品尺寸为3-40mm片方型或是圆型试样、是压电薄膜试样
2、提供标准极化薄膜样品：3片
3、提供测试样品薄膜：3片
4、工作电源：AC220V
50/60HZ
5、额定功率：2.0kw
6、压电材料极化方式：真空，空气，气氛，硅油等10多种极化方式
7、总电流：10mA
8、每路切断电流：0.5mA
9、定时：1-99min±5％任意设定
10、加热元件 ：优质电阻丝
11、1次测试试样数量:可加载1-3片试样
12、额定温度 ：≤180℃
13、最高温度 ：300℃
14、控温方式 ：智能化恒温控制
15、样片 ：样品尺寸为3-40mm片方型或是圆型试样或压电薄膜试样
16、外形尺寸 ：
宽872高466深360（mm)
17、能够配套ZJ-3和ZJ-6压电测试仪进行测试使用
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