北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部采購ZJ-3型精密D33測試儀和PZT-JH30/3型壓電復(fù)合極化裝置

       壓電生物陶瓷是一類用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(fù)合材料，通過壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換 。該材料主要用作人體信息探測傳感器，包括心導(dǎo)管微壓器、超聲治療設(shè)備及可穿戴運(yùn)動監(jiān)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(tǒng) 。

19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)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(fā)展鈮酸鋰等鈮酸鹽陶瓷，1970年代開發(fā)出鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）透明陶瓷 。21世紀(jì)以來，熱-電驅(qū)動氣溶膠打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了甘氨酸/PVP復(fù)合壓電薄膜制造，其壓電系數(shù)達(dá)11.2 pm/V，應(yīng)用于瞬態(tài)心臟起搏器 。鈦酸鋇/磷酸三鈣（BTTCP）復(fù)合陶瓷通過多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，被證實(shí)具有促進(jìn)骨細(xì)胞生長的生物活性 。

骨組織的天然壓電效應(yīng)通過機(jī)械刺激產(chǎn)生局部電信號，調(diào)控骨細(xì)胞行為，為壓電材料在骨科醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。先進(jìn)壓電材料通過力電耦合機(jī)制，展現(xiàn)出在骨組織修復(fù)、軟骨再生、炎癥調(diào)控及健康監(jiān)測方面的巨大潛力。

壓電材料的核心機(jī)制是其獨(dú)特的力電耦合效應(yīng)，通過機(jī)械刺激產(chǎn)生的局部電場，激活骨細(xì)胞的電生物學(xué)反應(yīng)。具體包括：電壓敏感離子通道（如VGCC、Piezo1、TRPV4）被激活，引發(fā)鈣離子內(nèi)流，進(jìn)一步啟動Wnt/β-catenin、PI3K/Akt等信號通路，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和礦化；電場通過焦點(diǎn)黏附復(fù)合體（FAK-整合素通路）調(diào)控細(xì)胞骨架重組，增強(qiáng)細(xì)胞黏附與遷移，促進(jìn)骨組織再生；此外，電刺激還能調(diào)控TGF-β、Notch等信號通路，促進(jìn)細(xì)胞間通訊與分化過程。同時(shí)，壓電材料通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2型極化，抑制炎癥反應(yīng)，優(yōu)化骨修復(fù)微環(huán)境，綜合調(diào)控骨組織的再生與修復(fù)。

在骨科醫(yī)學(xué)中，壓電材料被廣泛應(yīng)用于骨組織修復(fù)、健康監(jiān)測與炎癥調(diào)控等領(lǐng)域。在骨組織修復(fù)方面，無機(jī)壓電材料（如BaTiO?、ZnO、PZT）因其高壓電常數(shù)表現(xiàn)出優(yōu)異的電場產(chǎn)生能力，但生物相容性和機(jī)械脆性限制了其臨床應(yīng)用。而有機(jī)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(fā)為植入式壓電支架。此外，有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料（如PVDF/BaTiO?、PLLA/ZnO）通過力電耦合增強(qiáng)材料性能，實(shí)現(xiàn)了力學(xué)強(qiáng)度與生物兼容性的優(yōu)化，廣泛應(yīng)用于骨缺損修復(fù)、軟骨再生及炎癥緩解。

在健康監(jiān)測方面，植入式壓電傳感器通過實(shí)時(shí)監(jiān)測骨密度、應(yīng)力分布和愈合進(jìn)程，為骨折愈合、脊柱融合及骨質(zhì)疏松治療提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，可穿戴式壓電設(shè)備（如柔性傳感器、鞋墊和貼片）用于運(yùn)動監(jiān)測、步態(tài)分析及生理信號檢測，有助于實(shí)現(xiàn)慢性骨病（如骨關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松）的早期診斷與評估。

在炎癥調(diào)控與抗感染治療中，壓電催化材料通過機(jī)械能觸發(fā)局部活性氧（ROS）產(chǎn)生，有效殺滅細(xì)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(jié)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(fù)周期。

綜上所述，壓電材料通過其獨(dú)特的生物力電耦合機(jī)制，能夠激活骨細(xì)胞信號通路、調(diào)控免疫微環(huán)境并促進(jìn)骨組織再生，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。未來研究應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化材料的長期穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度與生物安全性，結(jié)合3D打印和智能制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化與精準(zhǔn)化治療方案，推動壓電材料在骨科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的臨床轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。

ZJ-3型精密壓電d33測試儀

一、產(chǎn)品介紹：

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

二、參考標(biāo)準(zhǔn):
GB3389.4-82《壓電陶瓷材料性能測試方法 縱向壓電應(yīng)變常數(shù)d33的靜態(tài)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(qiáng)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(shù)的測試

三、產(chǎn)品主要功能：

測量壓電材料的d33常數(shù)

測量具有大壓電常數(shù)的壓電陶瓷

測量小壓電常數(shù)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(shù)

薄膜PVDF壓電系數(shù)D33測試

D31塊體，D31薄膜拉伸夾具，D15條狀?yuàn)A具，D15圓管夾具等八套夾具四、主要技術(shù)指標(biāo)

d33測量范圍：

×1擋：  20 至2000pC/N 擴(kuò)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(jī)使用
誤差：×1擋：±2%±1個(gè)數(shù)字，當(dāng)d33在100到4000pC/N；

計(jì)量標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時(shí)間：2-3年（評判壓電測試儀準(zhǔn)確性能的重要依據(jù)之一）

提供壓電薄膜標(biāo)準(zhǔn)片：20*20MM

電壓保護(hù)：放電保護(hù)功能  

D31塊體，D31薄膜拉伸夾具，D15條狀?yuàn)A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(gè)數(shù)字，當(dāng)d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個(gè)數(shù)字，(當(dāng)d33在10到200pC/N)
±5%±1個(gè)數(shù)字，當(dāng)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(yīng)用于高校及從事壓電材料研究或生產(chǎn)的科研及生產(chǎn)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(shí)或單獨(dú)極化1-3片試樣，可以測試方型、圓、環(huán)等異性材料構(gòu)件，而且可以極化不同性質(zhì)壓電薄膜材料。是國內(nèi)目前壓電研究的重要輔助工具。

主要特點(diǎn)：

1. 能夠同時(shí)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(bǔ)償快、恒溫精度高

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

4、提供標(biāo)準(zhǔn)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(shù)參數(shù)：

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(biāo)準(zhǔn)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(shí)：1-99min±5％任意設(shè)定

10、加熱元件 ：優(yōu)質(zhì)電阻絲

11、1次測試試樣數(shù)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(jìn)行測試使用