反铁电相界薄膜

压电系数超5000

利用反铁电-铁电相竞争的结构失稳，将有效压电系数推至5000 pm V⁻¹以上，远超传统PZT陶瓷。

Ong, Khuong Phuong · Yang, Tiannan · Zeng, Qibin · Hui, Hui Kim · Ye, Zhen · Celine, Sim · Yen, Zhihao · Yang, Ping · 李晓龙 · Gao Xingyu · Tan, Chee Kiang Ivan · Zhi Xue, Lim · 李文 · 孙成亮 · Ramakrishna, Seeram A. · Mark, B. H. Breese · Lee, Chengkuo · Singh, David Joseph · Lam, Yengming · Liu, Huajun

Nature 2024

参数信息

有效压电系数

5000 pm V⁻¹

技术优势

压电系数破纪录

有效压电系数超过5000 pm V⁻¹，远超工业标准PZT陶瓷（约500-1000 pm V⁻¹），使器件灵敏度大幅提升。

不用复杂成分

仅使用钠铌酸（NaNbO₃）单一化合物，无需像PZT那样掺杂或固溶多种元素，降低了材料制备和成本控制的难度。

电场驱动相变

在电场作用下发生反铁电-铁电相变，产生可逆的大应变，适合需要快速响应和高位移的执行器。

应用场景

• 柔性压电传感器：高系数使传感器在微小形变下输出更大电压，提高检测灵敏度。
• 触觉传感器：薄膜可集成于触觉阵列，大应变响应提升触觉分辨率和动态范围。
• 精密致动器：电场驱动相变产生大位移，适合纳米级定位与快速响应执行器。
• 可穿戴医疗器件：高灵敏度与薄膜形态利于贴合人体，用于生理信号监测与微驱动。