搜索
搜索
img
资讯中心
您所在的当前位置:
首页
>
>
>
上海交通大学,最新《Science》:巨大应变的无铅压电陶瓷

上海交通大学,最新《Science》:巨大应变的无铅压电陶瓷

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2022-12-09 14:40
  • 访问量:

【概要描述】

上海交通大学,最新《Science》:巨大应变的无铅压电陶瓷

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2022-12-09 14:40
  • 访问量:
详情

12月9日,上海交通大学郭益平团队等在最新一期《Science》上发表题为Giant electric field–induced strain in lead-free piezoceramics(巨大应变的无铅压电陶瓷)的研究论文,报道了在锶(Sr)掺杂的(K,Na)NbO3无铅压电陶瓷中实现了巨大的应变(1.05%)和大信号压电应变系数(2100皮米/伏),该陶瓷是通过传统的固态反应方法合成的,没有任何后期处理。这种材料可能为压电执行器提供一种成分简单的无铅替代品,并为高性能压电材料的设计提供范例。

原文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade2964

  文章简介  

压电致动器以其快速响应和精确位移的特点,在许多行业中都是必不可少的。大多数商用压电驱动器含有铅,因此并不环保。本研究用常规的固相反应方法合成了不经过任何后处理的锶(Sr)掺杂NbO3无铅压电陶瓷,获得了巨大的应变(1.05%)和大信号的压电应变系数(2100 picometer/volt)。产生超高电应变的基本机制是缺陷偶极子和畴开关之间的相互作用。其在20千伏/厘米下的抗疲劳性能、热稳定性和应变值(0.25%)与商用Pb(Zr,Ti) o3基陶瓷相当甚至更好,显示出巨大的实际应用潜力。这种材料可以为压电驱动器提供一种简单的无铅替代品,并为高性能压电的设计提供了一种范例。

  研究背景  

压电驱动器可以直接控制将电信号转化为机械应变,已广泛应用于消费电子产品、交通运输、精密光学仪器、微机电系统和机器人等领域。到2026年,世界压电器件市场预计将增长到354亿美元,其中压电驱动器部分占据了主要份额。特别是无铅设备,2019年至2024年的复合年增长率预计高达20.8%。据报道,在含铅材料FeO3-PbTiO3中,压电陶瓷中最高的电场诱导应变为1.3%,由80 kV/cm的高电场驱动。考虑到禁止使用铅的环境法规,人们已经做出了大量努力来寻找无铅替代品。在无铅压电系统中,(Na1/2Bi1/2)TiO3 (NBT)基陶瓷在50 kV/cm时具有最高的应变-0.7%,但这伴随着较大的滞后,这是由于在高电场的驱动下,在贯穿弛豫相和铁电相之间发生转变。

  研究内容解读  

我们提供了所研究的KNSN3陶瓷与代表性压电陶瓷的单极应变性能对比(图4E),其中KNSN3优于无铅陶瓷,甚至与无铅和含铅单晶相当。造成巨大电应变的潜在机制是缺陷偶极子与铁电畴的耦合,这为大应变压电材料的设计提供了一个范例。KNSN具有20kv /cm以下的高应变、良好的抗疲劳性和热稳定性,有望成为宽温度范围和高位移压电驱动器应用的无铅替代品。

图1 与成分有关的晶体结构和KNSN陶瓷的电性能

图2 缺陷偶极子对KNSN3极化和应变行为的影响

图3 NSN3的微观结构表征

图4 NSN3优异的电应变性能

——END——

该文章发布的目的在于传递更多信息,如涉及作品内容、版权或其它问题,请于我司联系,我们将在第一时间删除内容!

陶瓷3D打印学术交流群

限时开放,诚邀你的加入!

为方便从事“陶瓷3D打印”相关领域的科研人员进行交流学习,奇遇科技建立了“陶瓷3D打印”研究领域的学术交流群,清华大学博士、挪威科技大学博士后将作为群顾问,欢迎相关领域的研究人员扫描下方二维码添加小编微信,备注:姓名-单位-研究方向,即可加入学术交流群,快速结识众多同研究领域的优秀人才!

关于奇遇科技

深圳奇遇科技有限公司成立于2015年,是一家以陶瓷增材制造技术为核心的高科技公司。

公司拥有以清华大学博士后、挪威科技大学海归博士等为主体的研发团队,致力于为客户提供完整的“陶瓷3D打印设备+陶瓷3D打印材料+陶瓷烧结工艺”整体解决方案!

目前,公司自主研发的一系列精细直写陶瓷3D4D打印设备,生物直写陶瓷3D打印设备,光固化陶瓷3D打印设备以及相关陶瓷3D打印材料,已服务清华大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学、北京理工大学、西北工业大学、四川大学、国防科技大学、深圳大学、中国科学院、燕之屋丝浓食品等全球100+家顶尖科研院所

业务联系

邮箱:min@adt-qy.com

电话:13392770929 黄小姐

微信:adventuretechmin

关键词:

扫二维码用手机看

更多资讯

奇遇科技
可进行留言
可进行留言

版权所有 2021 深圳奇遇科技有限公司  粤ICP备16050384号   网站建设:中企动力 深圳