研究前沿：清华大学/北京理工大学 压电陶瓷， 缺陷工程-材料设计 | Nature Materials

本研究由清华大学王珂团队与北京理工大学黄厚兵团队及澳大利亚伍伦贡大学张树君等合作，发表在Nature Materials上，主要探讨了通过化学压电效应在无铅铌酸钾钠压电陶瓷中实现高电应变的方法。研究团队通过设计化学压电效应，在1Hz和-3kVmm−1条件下实现了1.9%的高电应变，有效压电系数超过6,300pmv−1。这种材料显示出优异的抗疲劳和热稳定性，以及较低的滞后效应，性能远超现有的铅基和无铅钙钛矿压电材料。通过示踪扩散、原子发射光谱实验结合机器学习分子动力学和相场模拟，研究团队将高电应变归因于陶瓷表面附近氧空位的短程跳跃。这些发现为基于缺陷工程的材料设计提供了新的自由度，不仅有利于压电材料的电应变，也有利于更广泛的氧化物基材料的功能特性。