(本网讯:机电学院)近日,机械电子工程学院叶芬博士以第一作者身份在Journal of AdvancedCeramics(IF=16.6,中国科学院1区TOP)发表了原创研究论文,团队负责人成昊博士为论文的通讯作者。
反铁电材料因其在电场作用下能发生可逆相变(AFE⇆FE),并伴随显著的体积变化和极化值突变,在电致应变器件和储能领域具有巨大潜力。目前高性能电介质多为含铅陶瓷,但其生产、使用和废弃过程带来的环境和健康风险不容忽视。因此,开发性能优异的无铅替代材料至关重要。在众多无铅候选材料中,NaNbO₃因其低密度、低成本、合适的禁带宽度和制备工艺简单等优点备受关注。然而,室温下的NaNbO₃通常表现为反铁电P相与亚稳铁电Q相共存,其电场诱导相变往往不可逆,导致其电滞回线呈现铁电特征(方形),而非理想的反铁电双电滞回线,这限制了其反铁电性能的应用潜力。因此,如何通过有效的相结构调控抑制其铁电性、增强其可逆反铁电特性,成为当前研究的热点。
叶芬等人创新性地采用Sn和Ce共掺杂策略,成功实现了对NaNbO₃相结构的精准调控。研究发现,x=0.04样品室温下电场诱导的铁电/反铁电(AFE⇆FE)的相变可逆,展现出标志性的双电滞回线及正应变量达0.38%。团队还通过气氛烧结明确了Sn⁺/Ce⁺占A位、Sn⁴⁺/Ce⁴⁺占B位的关键机制。这项工作为高性能无铅反铁电材料的设计与应用开辟了新途径。
论文题目:Sn and Ce co-doping regulate phase structureofNaNbO3: double hysteresis loopandelectro-strain
原文链接:https://doi.org/10.26599/JAC.2025.9221119
成昊博士团队长期深耕陶瓷材料研究和应用,主要的研究方向有功能陶瓷材料、固体废弃物资源化利用、储热陶瓷、压电催化。先后在Journal ofAdvancedCeramics、CeramicsInternational、Journal of Materials ResearchandTechnology、International Journal of AppliedCeramicTechnology、Journal of Materials Science: MaterialsinElectronics、无机材料学报等国内外知名期刊上发表SCI论文20余篇,为学校应用型本科建设提供了有力支撑。
(供稿:机械电子工程学院成昊)
(编辑:喻振鑫/一审一校:李婷婷/二审二校:胡铂/三审三校:赵雪政)