新材料！廣以學(xué)者助力無鉛壓電陶瓷“硬核進(jìn)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(xué)院材料科學(xué)與工程系譚啟教授（共同通訊作者）與四川大學(xué)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(shí)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(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換，在工業(yè)和科技領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，包括聲波傳感器、聲波發(fā)生器、電子點(diǎn)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(dǎo)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(yīng)用，壓電陶瓷需要同時(shí)具備高d??和高機(jī)械品質(zhì)因數(shù)（Q?），以確保良好的機(jī)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(gè)重大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儗O化貢獻(xiàn)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(xiàng)研究提出了一種新的策略，對KNN基無鉛壓電陶瓷進(jìn)行研究，在多個(gè)方面取得了重要結(jié)果，有望推動(dòng)其在高功率應(yīng)用中的發(fā)展，推動(dòng)無鉛壓電陶瓷在更多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。