无纹理陶通过协同设计具有超高压电性能
Qiangwei Kou1, Bin Yang1, Haobin Lei2
1Functional Materials and Acousto-Optic Instruments Institute, School of Instrumentation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang 150080, People's Republic of China.
ACS applied materials & interfaces
|July 31, 2023
概括
这项研究开发了无压电陶,通过结合晶体纹理,多相共存和兴奋剂来增强性能. 新的陶显示了显著改善的压电系数和电流,而不会影响居里温度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 陶工程 陶工程 陶工程
背景情况:
- 无压电陶对于机电应用至关重要.
- 在不降低库里温度的情况下,在基于BaTiO3的陶中实现高压电性仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 开发具有卓越性能的无压电陶.
- 克服当前基于BaTiO3的材料在压电和基里温度方面的局限性.
主要方法:
- 合成的高度[001]c纹理的 (Ba0.95Ca0.05) ((Ti0.92Zr0.06Sn0.02) O3陶.
- 运用与Li相关的液相辅助模板化的谷物生长,用于纹理的发展.
- 综合兴奋剂工程和多相共存.
主要成果:
- 在降低温度下实现了优异的谷物定向质量 (f ≈96%,r ≈0.16).
- 获得了超高的压电系数 (d33 ≈ 820 pC N-1) 和电流 (Smax/Emax ≈ 2040 pm V-1).
- 在不牺牲库里温度的情况下,表现出明显高于非纹理对应的优点 (d33 × g33 ≈ 23.5 × 10-12 m2 N-1).
结论:
- 协同设计策略有效地增强了压电特性.
- 性能改善归因于属性异构性,极化旋转,多相共存和域微型化.
- 这项工作为开发高级电子设备的高性能纹理BaTiO3基陶提供了指导方针.
