當前位置：上海硅酸鹽所在鐵電陶瓷電致應變研究方面取得新進(jìn)展
鐵電陶瓷是具有豐富電學(xué)特性的功能材料，利用其電致應變特性可制成微驅動(dòng)器，具有位移精度高、響應速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于半導體光刻、激光通訊和生物醫藥等領(lǐng)域。然而，多數鐵電陶瓷的電致應變值的大小僅在0.1%數量級波動(dòng)，為了提升其電致應變，常采用化學(xué)組分設計或晶粒取向工程等優(yōu)化樣品的機電響應性能。近年來(lái)雖陸續有報道宣稱(chēng)在無(wú)鉛鐵電陶瓷中觀(guān)察到巨大的應變輸出（>1%），但是其電致應變曲線(xiàn)卻大多呈現明顯的不對稱(chēng)性。因此，深入研究鐵電陶瓷的電致應變行為及其與微觀(guān)結構的關(guān)聯(lián)，對于大電致應變陶瓷材料的研發(fā)具有重要意義。
近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所易志國研究員團隊經(jīng)，在鐵電陶瓷電致應變研究方面取得新進(jìn)展，繼發(fā)現鎢酸鉍鐵電陶瓷中存在由不對稱(chēng)疇翻轉引起的彎曲形變效應(Materials Today 58, 48, 2022)后，團隊通過(guò)厚度工程設計揭示了鐵電陶瓷電致彎曲形變的普適性，并在鈦酸鉍鈉固溶體陶瓷中獲得接近11.49%的超大表觀(guān)電致應變，進(jìn)而利用電致彎曲效應成功設計出壓電偏轉鏡和變形鏡等多種器件，最大偏轉角可達44.38°，居國際報道最高值。
鑒于學(xué)界對鐵電陶瓷電致應變曲線(xiàn)的解釋多建立在樣品沿電場(chǎng)方向發(fā)生拉伸或壓縮形變的假設基礎上，該工作所揭示的由上下表面不對稱(chēng)疇翻轉誘導的彎曲形變效應不僅為闡明不對稱(chēng)應變曲線(xiàn)的物理起源提供了新的認知，而且為優(yōu)化鐵電陶瓷的機電響應性能提供了新思路。
相關(guān)研究成果以“Ultra-large electromechanical deformation in lead-free piezoceramics at reduced thickness”為題發(fā)表在Materials Horizons (2024, DOI: 10.1039/D3MH01657A)。論文第一作者為上海硅酸鹽所博士后何祥，通訊作者為易志國研究員。相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、上海市科委和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH01657A
鐵電陶瓷電學(xué)特性的厚度依賴(lài)效應
鐵電陶瓷彎曲變形的內在機理源于樣品上下表面不對稱(chēng)疇翻轉
壓電變形鏡設計和表征
鐵電陶瓷電致彎曲形變的普適性
