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張統一研究的壓電材料(Piezoelectric materials)，是具有壓電性的物料，在外力作用下，材料會產生電場，將機械能轉換為電能；而在外加電場的作用下，壓電材料又會產生變形，將電能轉換為機械能。利用壓電材料的特性，便可實現機械能和交流電的互換，故這些壓電材料可被廣泛應用於航天器設計、精密機械、儀器儀表、自動控制，以至機械人等領域，發展及應用前景十分廣泛。常見的壓電材料包括鈦酸鋇 (BaTiO3)、鈦鋯酸鉛(PZT)及鈮酸鹽陶瓷等。
由於常用的壓電陶瓷中會存在各種缺陷，如裂紋、孔洞和雜質等，最終誘導裂紋產生，令材料出現電擊穿和斷裂，使應用壓電材料的裝置和儀器失效。張統一採用理論與實驗結合的方法，研究了壓電材料在力及電聯合載荷作用下的斷裂及失效的問題，提出各種壓電斷裂理論模型，並建立相應的斷裂和失效準則，為壓電材料應用的穩定性，提供重要的理論基礎，再度獲頒中國自然科學界最高榮譽「國家自然科學獎」的二等獎，表揚其貢獻。
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