此外,课题组与同济大学通力合作,在铌酸钾钠(KNN)基压电陶瓷中创新性地通过纹理技术及组件设计,在无铅单相KNN基三元固溶体纹理陶瓷中嵌入PNRs,实现了业界领先的温度稳定性、高居里温度(TC约365℃)及优异的压电性能(d33约331 pC/N,d33约561 pm/V)。当温度从25℃升至100℃(约10.0%至200℃)时,d33仅变化2.0%,而电应变(d33)在温度从25℃升至175℃(约9.8%至200℃)时仅变化4.2%。多尺度结构分析表明,卓越压电性能的维持主要归因于纹理结构的诱导及PNRs的存在,共同促进极化旋转。而优异的温度稳定性则主要与单T相密切相关,其室温介电常数随温度稳步略微增加,而非急剧变化。实际上,高度取向的纹理结构不仅有助于提高压电性,还诱导出更稳定的大尺寸域结构,这对温度稳定性亦有益。本研究解决了如何提升KNN基陶瓷的压电性能及其温度稳定性,并确保高居里温度这一关键问题,促进了无铅压电陶瓷材料在高温环境中的应用开发,并为压电温度稳定性特性的突破提供了新的研究方向。
以上研究成果以“Broad Temperature Plateau for High Piezoelectric Coefficient by Embedding PNRs in Singe-Phase KNN-Based Ceramics”(《通过在单相KNN基陶瓷中嵌入PNRs实现高压电系数的宽温平台》)为题发表在“Advanced Functional Materials”(《先进功能材料》)上。
世预赛录像回放材料学院在读博士生杨宇轩为共同第一作者,材料学院武海军教授为共同通讯作者。本项研究工作得到了世预赛录像回放分析测试中心在电镜微结构表征方面的支持。

