压电资料在电场效果下产生形变（即电致应变），使其在位移操控方面极具价值。特别是，具有大应变输出、最小滞后和宽作业时分的温度规模的压电陶瓷关于高精度操控使用至关重要。惋惜的是，一起完成这三项长处，尤其是在无铅压电陶瓷中，是一项艰巨的应战。滞后现象源于耗时较长的非180°铁电畴转化，而应变输出和作业时分的温度则依赖于资料的相结构。未处理这样一些问题，研讨者们提出了多种战略，包含弛豫资料、形状弛豫鸿沟、缺点工程和铁电玻璃。但是，这一些办法一般只能优化两项长处，许多办法仅完成了一项（例如，Science 2022, 378, 1125）。因而，一起完成一切三项长处仍然是无铅压电陶瓷研讨中最首要的应战之一。

  近来，西安交大资料学院资料强度组武水兵教授与四川大学研讨团队在铌酸钾钠(KNN)基压电陶瓷中提出了一种新式战略，经过开发改善的相似回入型钾KNN无铅弛豫资料（见图）一起完成三项长处。经过精密的相工程、周到的成分规划和准确的晶粒形状操控，咱们有用消除了多晶型相变（PPT）特性，成功创建了改善的相似回入型KNN基弛豫资料。归纳部分-介观-微观多标准结构剖析提醒了明显部分无序、纳米级多相共存和超细晶粒的存在（见图），这按捺了非180°畴并促进了极化旋转。因而，完成了大应变（约0.19%）、极低滞后（7%）和杰出的温度安稳性（即应变在30-120℃内改变小于10.6%）的明显组合，逾越了其他无铅弛豫资料（见图）。战略为规划用于高精度作动器的高功能压电陶瓷引入了新的范式。

  西安交通大学资料学院在读博士生杨宇轩为一起作者，资料学院武水兵教授为一起通讯作者。本项研讨作业得到了西安交通大学剖析测试中心在电镜微结构表征方面的支撑。

  此外，课题组与同济大学通力合作，在铌酸钾钠(KNN)基压电陶瓷中立异性地经过纹路技能及组件规划，在无铅单相KNN基三元固溶体纹路陶瓷中嵌入PNRs，完成了业界抢先的温度安稳性、高居里温度（TC约365℃）及优异的压电功能（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仅改变2.0%，而电应变（d33）在温度从25℃升至175℃（约9.8%至200℃）时仅改变4.2%。多标准结构剖析标明，杰出压电功能的保持首要归因于纹路结构的诱导及PNRs的存在，一起促进极化旋转。而优异的温度安稳性则首要与单T相严密相关，其室温介电常数随温度稳步稍微添加，而非急剧改变。实际上，高度取向的纹路结构不只有助于进步压电性，还诱导出更安稳的大尺度域结构，这对温度安稳性亦有利。本研讨处理了怎么提高KNN基陶瓷的压电功能及其温度安稳性，并保证高居里温度这一核心问题，促进了无铅压电陶瓷资料在高温环境中的使用开发，并为压电温度安稳性特性的打破供给了新的研讨方向。

  西安交通大学资料学院在读博士生杨宇轩为一起榜首作者，资料学院武水兵教授为一起通讯作者。本项研讨作业得到了西安交通大学剖析测试中心在电镜微结构表征方面的支撑。