中國(guó)粉體網(wǎng)訊  雖然近十多年來(lái)無(wú)鉛壓電陶瓷研究取得顯著進(jìn)展，但是如何進(jìn)一步在提高其壓電性能的同時(shí)改善其性能溫度穩(wěn)定性一直是阻礙無(wú)鉛壓電陶瓷實(shí)用化的難題。清華大學(xué)李敬鋒課題組長(zhǎng)期研究具有居里溫度高和環(huán)境兼容性強(qiáng)的鈮酸鉀鈉（簡(jiǎn)稱KNN）基無(wú)鉛壓電陶瓷，本研究工作發(fā)現(xiàn)同時(shí)提升KNN基無(wú)鉛壓電陶瓷的壓電性能及其溫度穩(wěn)定性的策略及其機(jī)理，將為推進(jìn)無(wú)鉛壓電陶瓷的應(yīng)用起到重要作用。

研究通過(guò)利用最常見(jiàn)的摻雜劑Li元素和Sb元素的不同摻雜量組合獲得了具有類似的相變溫度點(diǎn)但結(jié)構(gòu)參數(shù)卻存在差異的KNN基陶瓷，其室溫正壓電系數(shù)d33可達(dá)500pC/N，高于一般常用含鉛陶瓷的壓電性能，且具有較高局里溫度（200°C）。高分辨透射電鏡分析發(fā)現(xiàn)在該KNN基陶瓷中存在著納米尺度的多層次疇結(jié)構(gòu)，理論分析表明多層次疇結(jié)構(gòu)可起到降低極化的各向異性的作用，從而有益于壓電性能提升。通過(guò)對(duì)不同組成陶瓷樣品的相結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能和溫度穩(wěn)定性的對(duì)比研究，揭示了晶格軟化和晶胞畸變降低造成的結(jié)構(gòu)柔化可在整個(gè)溫度范圍內(nèi)提升壓電響應(yīng)，在KNN基陶瓷中出現(xiàn)的高壓電響應(yīng)往往是多晶型相變和晶格軟化及晶胞畸變程度降低造成的結(jié)構(gòu)柔化的綜合作用。

該研究以“Practical High-Performance Lead-Free Piezoelectrics : Structural Flexibility Beyond Utilizing Multiphase Coexistence”為題發(fā)表于National Science Review。論文第一作者為清華大學(xué)材料學(xué)院博士生劉慶（現(xiàn)在電子科技大學(xué)任教），材料學(xué)院李敬鋒教授和該組博士后張一弛為通訊作者。

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