清华大学材料科学与工程研究院《材料科学论坛》学术报告

报告时间：2026年10月29日下午14:00-15:30

报告人：殷杰老师（四川大学）

报告地点：清华大学逸夫技术科学楼B213陶瓷报告厅

邀请人：王轲老师

报告题目：热喷涂无铅压电陶瓷涂层研究

报告摘要：

超声换能器件是实现工程结构无损检测与健康监测的硬件基础，在能源装备、航空航天及智能制造等领域发挥着关键作用。随着结构健康监测向原位集成、分布式感知及复杂环境长期服役方向发展，将压电功能材料以陶瓷涂层形式直接集成于工程构件表面，为新型超声换能器的设计与应用提供了重要途径。等离子体热喷涂技术能够在复杂曲面基体表面快速构筑压电陶瓷涂层，为集成式超声换能器的原位制造提供了新的技术路径。然而，不同于传统固相烧结过程，热喷涂涉及粉体熔融、熔滴撞击铺展及快速冷却凝固等瞬态过程，陶瓷涂层在高冷却速率、有限扩散时间及快速界面演化等非平衡条件下形成，易引发界面结合不稳定、目标压电相形成受阻及结晶度受限等问题。通过梯度过渡层设计、非平衡结晶路径调控及后续热处理优化，有望协同改善无铅压电陶瓷涂层的相结构、界面稳定性与压电性能，为复杂工程结构表面超声换能器的原位集成及可靠运行提供材料基础。

本次报告将介绍面向结构健康监测的无铅压电陶瓷涂层与集成式超声换能器的研究进展，重点探讨非平衡结晶、异质界面稳定性与压电性能之间的内在关联。代表性研究包括铌酸钾钠基和钛酸铋钠基无铅压电陶瓷涂层的制备与性能调控、面向管道结构的集成式剪切型超声换能器设计，以及复杂服役环境下的超声结构健康监测应用。报告还将讨论无铅压电陶瓷涂层在多尺度结构调控、界面可靠性及工程应用方面面临的关键挑战与未来发展机遇。

报告人简介：

殷杰，四川大学物理学院研究员，博士生导师，国家自然科学基金优秀青年科学基金（海外）项目获得者。2021-2025年就职于新加坡科技局，材料研究与工程研究所（A*STAR IMRE），任科学家职位；2012-2021年本硕博就读于四川大学。从事无铅压电陶瓷及涂层、无损检测/结构健康监测用途的超声换能器件研究。相关研究成果发表于Nature Communications、Advanced Functional Materials、IEEE TUFFC、Acta Materialia、美陶、欧陶等期刊（H因子33），授权中国国家发明专利3项。现主持国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目5项，曾参与新加坡科技局五百万新币以上级项目4项，专注于压电功能材料与智能传感技术的交叉融合及其在无损检测/结构健康监测领域的应用研究。