鉴于多态相边界的高度温度敏感性，通过直接组分设计在无铅压电陶瓷中获得出色的压电系数和优越的温度稳定性仍然是一项艰巨的挑战。

近日，中南大学Dou Zhang ，伍伦贡大学Shujun Zhang展示了通过原子级局部铁电结构设计在无铅压电陶瓷中压电系数和热稳定性的协同改善。

文章要点

1）通过调节掺杂位置的局部朗道能垒，研究人员有效地减轻了压电d₃₃的波动。

2）研究方法在铌酸钾钠陶瓷中实现了令人印象深刻的d₃₃~430pC/N，在室温至100 °C的范围内具有最小的温度波动范围（△d33~7%）。通过退火进一步优化将此温度延伸至150 °C（△d₃₃~8%），同时保持~380pC/N的高d₃₃，可与经典的温度稳定的锆钛酸铅性能相媲美。

这项工作为解决无铅压电陶瓷中高压电系数与温度稳定性不足之间的难题建立了一个框架。

参考文献

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