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鑒于多態相邊界的高度溫度敏感性，通過直接組分設計在無鉛壓電陶瓷中獲得出色的壓電系數和優越的溫度穩定性仍然是一項艱巨的挑戰。

近日，中南大學Dou Zhang ，伍倫貢大學Shujun Zhang展示了通過原子級局部鐵電結構設計在無鉛壓電陶瓷中壓電系數和熱穩定性的協同改善。

文章要點

1）通過調節摻雜位置的局部朗道能壘，研究人員有效地減輕了壓電d₃₃的波動。

2）研究方法在鈮酸鉀鈉陶瓷中實現了令人印象深刻的d₃₃~430pC/N，在室溫至100 °C的范圍內具有最小的溫度波動范圍（△d33~7%）。通過退火進一步優化將此溫度延伸至150 °C（△d₃₃~8%），同時保持~380pC/N的高d₃₃，可與經典的溫度穩定的鋯鈦酸鉛性能相媲美。

這項工作為解決無鉛壓電陶瓷中高壓電系數與溫度穩定性不足之間的難題建立了一個框架。

參考文獻

Zou, J., Song, M., Zhou, X. et al. Enhancing piezoelectric coefficient and thermal stability in lead-free piezoceramics: insights at the atomic-scale. Nat Commun 15, 8591 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-53020-y

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53020-y