中國粉體網(wǎng)訊  壓電致動器精度高,、響應(yīng)速度快,，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué),、微電子,、油氣勘探和航空航天等領(lǐng)域,。這些壓電器件通常需要在很寬的溫度范圍內(nèi)（室溫-高溫）工作,，且要求其同時具有大電致應(yīng)變和低應(yīng)變滯后。目前應(yīng)用最廣泛的壓電陶瓷主要是鉛基材料,，但是由于鉛對人體和環(huán)境有危害,，因此開發(fā)高性能無鉛壓電材料迫在眉睫。

鈦酸鉍鈉（Bi0.5Na0.5TiO3,，BNT）基壓電陶瓷具有場致應(yīng)變大,、居里溫度高的優(yōu)點，因此成為最有潛力的候選材料之一。目前主要有兩種方法提高BNT基材料的壓電性能,，一種是通過化學(xué)摻雜構(gòu)筑準(zhǔn)同型相界（MPB），降低能壘,，從而促進(jìn)極化反轉(zhuǎn)和延伸獲得大電致應(yīng)變,；另外就是通過破壞長程鐵電有序，產(chǎn)生弛豫態(tài),，從而獲得較低的應(yīng)變滯后,。盡管如此，在寬溫域內(nèi)同時獲得高應(yīng)變和低滯后的BNT基壓電陶瓷鮮有報道,。

對此,，西安交通大學(xué)婁曉杰課題組與合作者通過弛豫-鐵電相場模擬和合理成分設(shè)計，制備了BNBT-KNLNS3（BNBT作為基元,，KNLNS鐵電相作為摻雜組元）陶瓷,。該陶瓷在很寬的溫度區(qū)間（25~125 °C）具有大應(yīng)變（0.32~0.51%）和低應(yīng)變滯后（最低僅為~11.1%）的優(yōu)異壓電性能。BNBT-KNLNS3的高性能可歸因于在電場作用下弛豫到鐵電的轉(zhuǎn)變,，以及由四方相和菱形相組成的MPB的存在有效地降低了弛豫到鐵電轉(zhuǎn)變的能壘,，嵌入在弛豫基體的一小部分鐵電態(tài)促進(jìn)了弛豫到鐵電的可逆轉(zhuǎn)變，同時伴隨極化反轉(zhuǎn)和延伸,，最終使BNBT-KNLNS3陶瓷在寬的溫度范圍下呈現(xiàn)出低滯后的大應(yīng)變,。

以上研究成果以《通過準(zhǔn)同型相界調(diào)控獲得高應(yīng)變性能的無鉛壓電陶瓷》（High-Performance Strain of Lead-Free Relaxor-Ferroelectric Piezoceramics by the Morphotropic Phase Boundary Modification）為題發(fā)表于國際材料領(lǐng)域期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）。論文第一單位是西安交大前沿院和金屬材料強(qiáng)度國家重點實驗室,，第一作者為李堂源博士,，通訊作者為前沿院婁曉杰教授、王棟教授和東南大學(xué)李玲龍副教授,。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202202307

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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