Nature Commun：相变诱导(K,Na)NbO3巨压电效应

纳米技术

2022-06-16

有鉴于此，清华大学王轲、西南民族大学Bo Wu、西安交通大学张楠等报道，不含Pb的压电陶瓷材料通过相变导致较大体积改变，形成电化学应力和巨大的压电效应。

在发展的(K,Na)NbO₃固溶体材料中，通过原位同步辐射X射线衍射得到原子级局部极向量（local polar vector）分布成像情况，借助DFT计算说明相变过程以及其中的本质。

本文要点

（1）

表征发现电场作用导致材料在正交相和四方相之间晶相转变，产生巨大体积变化，沿着特定晶体方向产生巨大的有效压电系数（1250 pm V^-1），形成较高的压电效应（d₃₃达到510 pC N^-1）。通过高分辨TEM与原位高分辨同步辐射X射线衍射结合，发现压电效应的产生来自晶格扩张、畴壁移动、相变作用。通过同时表征宏观尺度横向和纵向方向的应变情况，明确说明显著的体积变化与相变。

（2）

通过相变提高电应力的方法，为设计和发展高性能压电材料提供丰富的设计空间，为开发新型高性能氧化物提供机会。

参考文献

Zhang, MH., Shen, C., Zhao, C. et al. Deciphering the phase transition-induced ultrahigh piezoresponse in (K,Na)NbO₃-based piezoceramics. Nat Commun 13, 3434 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-31158-x

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31158-x