新材料！广以学者助力无铅压电陶瓷“硬核进化”

中国教育新闻网讯（记者 焦小新）近日，广东以色列理工学院材料科学与工程系谭启教授（共同通讯作者）与四川大学合作在国际顶级期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表题为Excellent Hardening Effect in Lead-Free Piezoceramics by Embedding Local Cu-doped Defect Dipoles in Phase Boundary Engineering的高水平论文，采用新策略实现无铅压电陶瓷的优异硬化效果。

据了解，压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，它可以实现机械能与电能的相互转换，在工业和科技领域有着广泛应用，包括声波传感器、声波发生器、电子点火器、压力传感器等。传统含铅压电陶瓷（如PZT）因性能优异且大规模工业化生产，在市场中占据主导地位。然而，铅的毒性对环境有害，因此开发无铅压电陶瓷以替代含铅材料成为研究的重要趋势。

据介绍，为了使KNN（铌酸钾钠）能够实现大规模工业化生产的高功率应用，压电陶瓷需要同时具备高d₃₃和高机械品质因数（Qₘ），以确保良好的机电性能并减少能量耗散产生的热量。然而，平衡d₃₃和Qₘ是一个重大挑战，因为它们对极化贡献的偏好不同，这种矛盾在KNN基压电陶瓷中尤为突出，限制了大规模生产的可行性。

该项研究提出了一种新的策略，对KNN基无铅压电陶瓷进行研究，在多个方面取得了重要结果，有望推动其在高功率应用中的发展，推动无铅压电陶瓷在更多领域的实际应用。

作者：焦小新