中新網(wǎng)廣東新聞4月23日電(李怡青 蔡思嵐)記者23日從廣東以色列理工學院(下稱“廣以”)獲悉，該校材料科學與工程系的譚啟教授與四川大學合作，在國際頂級期刊《自然-通訊》上發(fā)表了題為“Excellent Hardening Effect in Lead-Free Piezoceramics by Embedding Local Cu-doped Defect Dipoles in Phase Boundary Engineering”的高水平論文，為無鉛壓電陶瓷的“硬核進化”提供了新思路，有望推動其在高功率應(yīng)用中的發(fā)展。

　　據(jù)了解，壓電陶瓷是一種能將機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的“神奇”特殊陶瓷材料，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和科技領(lǐng)域，比如聲波傳感器、聲波發(fā)生器、電子點火器、壓力傳感器等。目前，傳統(tǒng)含鉛壓電陶瓷因性能優(yōu)異且大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，在市場中占據(jù)主導地位。

　　由于傳統(tǒng)壓電陶瓷存在“含鉛對環(huán)境有害”這個“硬傷”，如何開發(fā)無鉛壓電陶瓷、解開“既要無毒又要高性能”的癥結(jié)，成為科學研究領(lǐng)域的重要趨勢和攻堅課題。

　　據(jù)譚啟教授團隊方面介紹，基于鉀鈉鈮酸鹽(KNN)的無鉛壓電陶瓷因其具有較高的壓電系數(shù)(d₃₃)、電致應(yīng)變和溫度穩(wěn)定性而備受關(guān)注。不過，要使KNN能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的高功率應(yīng)用，壓電陶瓷需要同時具備高d₃₃和高機械品質(zhì)因數(shù)(Qₘ)，這兩個指標就像“魚與熊掌”，很難兼得，這種矛盾嚴重限制了無鉛壓電陶瓷的大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。

　　為解決上述難題，譚啟教授團隊提出了一種創(chuàng)新策略：在KNN基陶瓷的正交-四方相界工程(O-T PBE)中嵌入局部銅受主缺陷偶極子。簡單來說，就是通過“微調(diào)”材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，巧用“缺陷偶極子”，為無鉛壓電陶瓷中d₃₃和Qₘ的平衡提供了新的范式，有望推動其在高功率應(yīng)用中的發(fā)展，推動無鉛壓電陶瓷在更多領(lǐng)域的實際應(yīng)用。(完)