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壓電陶瓷材料可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或者將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能

MEMS ? 來源:MEMS ? 作者:MEMS ? 2021-03-26 10:48 ? 次閱讀
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近日,武漢理工大學(xué)張聯(lián)盟院士團(tuán)隊(duì)與澳大利亞伍倫貢大學(xué)、西安交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)合作,報(bào)道了摻雜劑在鈮酸鉀鈉(K0.5Na0.5NbO3,KNN)無鉛壓電陶瓷中對原子尺度結(jié)構(gòu)、宏觀相結(jié)構(gòu)以及性能的影響與貢獻(xiàn),對新型壓電陶瓷的設(shè)計(jì)與制備提供了新的思路。該研究成果以“The mechanism for the enhanced piezoelectricity in multi-elements doped (K,Na)NbO3 ceramics”為題,發(fā)表在《自然-通訊》(Nature communications)上。

壓電陶瓷材料可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或者將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。近年來,人們環(huán)保意識和健康意識的增強(qiáng),無鉛壓電材料得到了快速發(fā)展。在KNN壓電陶瓷材料中,多元素?fù)诫s是一個(gè)重要的研究方向,但其摻雜劑與微觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系一直難以建立,限制著新型壓電材料的設(shè)計(jì)與制備。探索摻雜劑與微觀、宏觀和性能的關(guān)系,將有助于加深對壓電陶瓷摻雜改性機(jī)制的理解,并進(jìn)一步設(shè)計(jì)新型的壓電陶瓷材料。

合作團(tuán)隊(duì)采用雙球差校正電鏡分析技術(shù),對所制備的多元摻雜KNN陶瓷進(jìn)行原子結(jié)構(gòu)表征,發(fā)現(xiàn)摻雜劑誘導(dǎo)的四方相宏觀結(jié)構(gòu)中存在大量的小角度極化區(qū)域。通過模擬分析表明,小角度的極化矢量區(qū)域比大角度的極化矢量區(qū)域更容易在電場下發(fā)生變化,并促進(jìn)整體結(jié)構(gòu)的變化,說明多元摻雜形成的宏觀四方相結(jié)構(gòu),可以顯著提高材料的壓電性能。作者認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)的演變廣泛存在于壓電陶瓷以及其它功能材料中,為提升材料的性能提供了新途徑。

武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高瀟逸博士為該論文的第一作者,實(shí)驗(yàn)室沈強(qiáng)教授、吳勁松教授,西安交通大學(xué)李飛教授、伍倫貢大學(xué)張樹君教授為本文的共同通訊作者。

責(zé)任編輯:lq

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原文標(biāo)題:武漢理工大學(xué)在無鉛壓電陶瓷材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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