來源 | 四川大學
近日，四川大學材料科學與工程學院吳家剛教授團隊在國際材料科學領域頂尖綜述期刊《Progress in Materials Science》(IF=23.75，5年期影響因子為33.19) 發表了題為“Recent Development in Lead-free Perovskite Piezoelectric Bulk Materials”的90頁長篇綜述論文，四川大學作為唯一署名單位。這是該團隊在該期刊發表的第二篇文章，也是四川大學作為第一單位在該期刊上發表的第三篇文章。論文第一作者為博士研究生鄭婷(我校博士研究生作為第一作者首次在該期刊發表)，通訊作者為吳家剛教授。
具有鈣鈦礦結構的無鉛壓電材料以其獨特的機電轉換功能可廣泛應用於驅動器、換能器、傳感器等各種電子器件中，目前真正得到實用化的是鉛基壓電材料。然而，隨著歐盟、中國等國家頒佈的一系列禁止在電子器件中使用有毒元素鉛的法律法規以來，製備具有可與鉛基壓電材料相媲美壓電性能的無鉛材料體系成為近十餘年來的研究熱點。鑑於此，研究者投入了大量的精力開展壓電陶瓷無鉛化研究，並在組分誘導的相界設計、電學性能優化、物理機理探索等方面取得了一系列重要結果，促進了無鉛壓電材料的研究進展和實用化進程。為了實現無鉛壓電材料實用化目標，本論文結合團隊已有工作系統地闡述了四類鈣鈦礦型無鉛壓電塊體材料(鈮酸鉀鈉、鈦酸鉍鈉、鈦酸鋇、鐵酸鉍)的組分改性調控相結構和疇結構的近期研究進展，歸納總結了鈣鈦礦型無鉛壓電塊體材料的結構與性能(壓電、應變、溫度穩定性)的關聯，探討了高壓電性能起源機理，特別對無鉛壓電材料的器件研究進行了介紹與評價。最後提出了無鉛壓電材料在實現最終實用化道路上仍需解決的關鍵科學問題，並展望了該領域未來的發展方向。
四川大學材料科學與工程學院吳家剛教授在前期研究工作中，提出了通過組分設計來構建新型“三方-四方”相界以增強鈮酸鉀鈉基無鉛陶瓷性能的新思路[J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 2905(他引248次)、Chem. Rev., 2015, 115, 2559(他引298次)]；依此新思路，使其壓電性能實現了突破(d33~570 pC/N)，為當前國際上報道的該類非織構陶瓷最高值(Adv. Mater., 2016, 28, 8519)；通過“相界-性能關聯”和“納米鐵電疇”研究，詮釋了KNN基陶瓷高壓電性起源(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 15459、Energy Environ. Sci., 2017, 10, 528)。相關研究成果受到歐洲無鉛壓電材料領軍人物Rodel院士等國際著名學者積極評價。發表在Chem. Rev.、Prog. Mater. Sci.、J. Am. Chem. Soc.(2014)、Adv. Mater和Energy Environ. Sci五篇文章入選了ESI高被引論文，其中兩篇為熱點論文。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642518300689
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