1サイト,2カチオン,3環境:s²とs⁰の電子構成は,ペロブスキート酸化物におけるPbフリーリラクサー行動を生成する

T Wesley Surta¹, Thomas A Whittle¹, Matthew A Wright¹

¹Department of Chemistry, University of Liverpool, Liverpool L69 7ZD, U.K.

Journal of the American Chemical Society

|January 14, 2021

まとめ

研究者らは,無鉛のリラクサー材料であるカリウムビスムート・マグネシウムニオバート (KBMN) を開発し,高性能ピエゾ電気装置のための新しい経路を提供しました. この発見により鉛基の陶器の環境に優しい代替品の開発が可能になりました

科学分野:

材料科学
固体化学
凝縮物質物理学

背景:

ピエゾ電気装置は,通常,鉛ベースのペロブスキート酸化物を,その特殊な特性のために利用します.
鉛・マグネシウム・ニオバート (PMN) は,中心対称性にもかかわらず,望ましい機能特性を有するリラクサー材料である.
鉛のない代替品の開発は環境と健康上の理由から極めて重要です.

研究の目的:

(K1/2Bi1/2) ((Mg1/3Nb2/3) O3 (KBMN) という新しい無鉛リラクサー材料を導入する.
KBMNの構造と介電性を研究する.
鉛のないピエゾ電気陶器の基礎としてKBMNの可能性を調査する.

主な方法:

無鉛リラクサーKBMNの合成と特徴付け
結晶構造とカチオン順序を分析するための微分法.
機能特性を理解するための介電と熱測定.
(K1/2Bi1/2) TiO3による固体溶液を形成し,相変化を研究する.

主要な成果:

無鉛のリラックス剤KBMNが成功して合成され,特徴づけられました.
分離試験では,A部位におけるK+とBi3+カチオンの構造的な役割が明らかにされた.
KBMNは,その特定のカチオン配列に起因するユニークな熱および介電的振る舞いを表しています.
鉛ベースのシステムに類似したKBMN- ((K1/2Bi1/2) TiO3固体溶液で形質相境界が観察されました.

結論:

KBMNは,ピエゾ電気アプリケーションのための有望な無鉛リラクサー材料です.
KBMNの構造-特性関係を理解することで,性能を向上させるための標的化改変が可能になります.
この研究は,高性能で環境に優しいピエゾ電気材料を開発するための新しい道を開きます.

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