Nano Energy: 具有超高压电系数的锂掺杂(K，Na)NbO3纳米棒阵列

newbee

2021-04-19

Pb(Ti，Zr)O₃(PZT)和Pb(Mg，Nb)O₃-PbTiO₃(PMN-PT)1D纳米结构具有超高的压电系数可用于构建高性能微能量收集器。但是，PZT和PMN-PT中的有毒Pb元素可能会极大地限制其在可穿戴和可植入设备中的应用。能够代替含铅压电材料的BaTiO₃，ZnO和(K，Na)NbO₃(KNN)等环保无铅压电材料引起了越来越多的关注。其中KNN最具有应用前景，因为它具有良好的压电特性，例如高居里温度(Tc)和相对较高的压电系数d₃₃等，但是，它们的压电系数仍然存在进一步提升的空间。对此，近日，新加坡国立大学John Wang教授和湖北大学物理与电子科学学院王钊教授等人将锂掺杂(K，Na)NbO₃(KNLN)的无铅压电纳米棒阵列(NRAs)的压电系数d₃₃从400 pm V^-1至814 pm V^-1。

文章要点

1)KNLN纳米棒的压电性能的巨大提高可归因于对相变行为的控制以及应变的松弛。

2)Li⁺掺杂剂会引起较大的NbO⁶八面体形变，并导致从正交(O)到四方(T)相的相变温度降低，这导致在室温下形成O-T相边界并改善了材料的极化性能。

3)KNLN NRA具有出色的能量收集和压力感知能力，可作为自供电的可穿戴式或植入式传感器来监测人体运动，因此具有巨大的应用潜力。

参考文献

Lei Jiang, et al. Ultrahigh Piezoelectric Coefficients of Li-doped (K,Na)NbO3 Nanorod Arrays with Manipulated O-T Phase Boundary: Towards Energy Harvesting and Self-Powered Human Movement Monitoring. Nano Energy. 2021

DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106072

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106072