合肥工業(yè)大學(xué)新型無(wú)鉛壓電陶瓷材料取得新進(jìn)展

日前，合肥工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院左如忠教授課題組成功制備了具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的新型NaNbO3基三元系無(wú)鉛陶瓷材料，該材料體系不僅具有環(huán)境友好特征，還具有優(yōu)異的電致應(yīng)變特性和溫度不敏感的壓電和機(jī)電性能，有望在高性能陶瓷驅(qū)動(dòng)器、傳感器和換能器等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。這一研究成果先后在2016年應(yīng)用物理快報(bào)（Applied Physics Letter，APL）的第108期和第109期連載。

左如忠教授課題組在新型無(wú)鉛壓電陶瓷材料的設(shè)計(jì)、制備及其工藝-結(jié)構(gòu)-性能相互關(guān)系等一系列基礎(chǔ)問(wèn)題的研究方面完成了大量開創(chuàng)性工作，特別是在借助高分辨透射電子顯微鏡、高能同步輻射光源等先進(jìn)技術(shù)手段探索無(wú)鉛壓電材料體系在宏觀電學(xué)性能和微觀、介觀結(jié)構(gòu)、局域電子結(jié)構(gòu)的相關(guān)性方面取得重要進(jìn)展。

在此基礎(chǔ)上，該課題組研發(fā)出一種新型無(wú)鉛材料體系（NN-BT-CT）。與目前文獻(xiàn)中普遍研究的無(wú)鉛材料相比，這種新型無(wú)鉛陶瓷材料具有無(wú)滯后的電致伸縮應(yīng)變特性，其應(yīng)變量大、對(duì)電場(chǎng)響應(yīng)快以及無(wú)老化等特征，其壓電性能在典型的準(zhǔn)同型相界附近獲得極大提升，表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，有望成為理想的陶瓷驅(qū)動(dòng)器、定位器等候選材料。同時(shí)，該研究以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)闡明了這種無(wú)鉛壓電材料組成的準(zhǔn)同型本質(zhì)，為設(shè)計(jì)和制備新型可實(shí)用化的無(wú)鉛鐵電壓電陶瓷材料提供了新的研究思路和理論支撐。（徐）