介观无铅压电陶瓷

能量收集性能卓越

通过中熵策略设计的局部多态畸变和均匀超大晶粒，构建了新型大尺寸层级畴结构，显著提升压电性和能量收集能力。

Lin, Jinfeng · Ge, Guanglong · Jiangfan, Li · 钱劲 · Zhu, Kun · Yongqi, Wei · Shi, Cheng · Guihui, Li · Yan, Fei · Wenxu, Li · 张家良 · Zhai, Jiwei · 武海军

Advanced Functional Materials 2023

具体参数

压电性提升倍数

{'zh': '3.2', 'en': '3.2'}

输出功率

{'zh': '2.44', 'en': '2.44'} mW

功率密度

{'zh': '35.32', 'en': '35.32'} µW mm⁻³

层级畴宽度

{'zh': '0.7', 'en': '0.7'} µm

技术优势

压电性提升3.2倍

新型大尺寸层级畴结构促进极化旋转并保证大的剩余极化，从而显著提升压电性。

能量收集性能领先

输出功率2.44 mW，功率密度35.32 µW mm⁻³，优于大多数无铅压电陶瓷。

相变机制明确

原位电场结构表征揭示电场诱导基于T–O–R顺序相变的高效多尺度极化构型转变，有助于优化设计。

应用场景

• 能量收集器件：替代铅基陶瓷用于振动能量收集，环保且性能高。
• 柔性压电器件：提供高功率密度无铅压电材料，用于柔性可穿戴能量收集。
• 生物医学植入：无铅且生物相容性潜力，用于植入式能量收集供电。
• 自供电传感：高输出功率使传感器无需电池自供电运行。
• 超声换能器：高灵敏压电响应提升超声换能器灵敏度与分辨率。