新材料！廣以學者助力無鉛壓電陶瓷“硬核進化”

中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 焦小新）近日，廣東以色列理工學院材料科學與工程系譚啟教授（共同通訊作者）與四川大學合作在國際頂級期刊《自然-通訊》（Nature Communications）上發(fā)表題為Excellent Hardening Effect in Lead-Free Piezoceramics by Embedding Local Cu-doped Defect Dipoles in Phase Boundary Engineering的高水平論文，采用新策略實現(xiàn)無鉛壓電陶瓷的優(yōu)異硬化效果。

據(jù)了解，壓電陶瓷是一種特殊的陶瓷材料，它可以實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)換，在工業(yè)和科技領域有著廣泛應用，包括聲波傳感器、聲波發(fā)生器、電子點火器、壓力傳感器等。傳統(tǒng)含鉛壓電陶瓷（如PZT）因性能優(yōu)異且大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，在市場中占據(jù)主導地位。然而，鉛的毒性對環(huán)境有害，因此開發(fā)無鉛壓電陶瓷以替代含鉛材料成為研究的重要趨勢。

據(jù)介紹，為了使KNN（鈮酸鉀鈉）能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的高功率應用，壓電陶瓷需要同時具備高d??和高機械品質(zhì)因數(shù)（Q?），以確保良好的機電性能并減少能量耗散產(chǎn)生的熱量。然而，平衡d??和Q?是一個重大挑戰(zhàn)，因為它們對極化貢獻的偏好不同，這種矛盾在KNN基壓電陶瓷中尤為突出，限制了大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。

該項研究提出了一種新的策略，對KNN基無鉛壓電陶瓷進行研究，在多個方面取得了重要結(jié)果，有望推動其在高功率應用中的發(fā)展，推動無鉛壓電陶瓷在更多領域的實際應用。