广以学者助力无铅压电陶瓷迎来“硬核进化”
羊城晚报讯 记者赵映光、通讯员蔡思岚报道：4月23日，记者从广东以色列理工学院（以下简称“广以”）获悉，该校材料科学与工程系的谭启教授（共同通讯作者）与四川大学合作，于近日在国际顶级期刊《自然-通讯》上发表了题为“Excellent Hardening Effect in Lead-Free Piezoceramics by Embedding Local Cu-doped Defect Dipoles in Phase Boundary Engineering”的高水平论文，为无铅压电陶瓷的“硬核进化”提供了新思路，有望推动其在高功率应用中的发展。目前，该研究已获得MATEC重点实验室开放研究项目资助。
据了解，压电陶瓷是一种能将机械能和电能相互转换的“神奇”特殊陶瓷材料，广泛应用于工业和科技领域，比如声波传感器、声波发生器、电子点火器、压力传感器等都需要使用该材料。目前，传统含铅压电陶瓷（如PZT）因性能优异且大规模工业化生产，在市场中占据主导地位。
但由于传统压电陶瓷存在“含铅对环境有害”这个“硬伤”，如何开发无铅压电陶瓷、解开“既要无毒又要高性能”的症结，成为了科学研究领域的重要趋势和攻坚课题。那么，该如何做呢？
据谭启教授团队方面介绍，基于钾钠铌酸盐（KNN）的无铅压电陶瓷因其具有较高的压电系数（d_33）、电致应变和温度稳定性而备受关注。不过，要使KNN能够实现大规模工业化生产的高功率应用，压电陶瓷需要同时具备高d_33和高机械品质因数（Q），这两个指标就像“鱼与熊掌”，很难兼得，这种矛盾严重限制了无铅压电陶瓷的大规模生产的可行性。
为解决上述难题，谭启教授团队提出了一种创新策略：在KNN基陶瓷的正交-四方相界工程（O-T PBE）中嵌入局部铜受主缺陷偶极子。简单来说，就是通过“微调”材料内部结构，巧用“缺陷偶极子”，为无铅压电陶瓷中d_33和Q的平衡提供了新的范式，有望推动其在高功率应用中的发展，推动无铅压电陶瓷在更多领域的实际应用。
据了解，《自然-通讯》是国际顶尖学术期刊《自然》旗下的子刊，也是材料化学等领域公认的高水平期刊，以严格的同行评审和学术影响力著称。该期刊在JCR分区中常年位列Q1，2024年影响因子为14.7。
上一篇：横跨19省60市的“追光者”
下一篇：贵州黔西南景区联手在南宁推介