【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 壓電材料廣泛應用于致動器、超聲換能器等領(lǐng)域，但大幅值壓電響應與快速動力學長期難以兼得。傳統(tǒng)鐵電極化響應速度快但幅值有限，而依賴離子缺陷遷移的極化機制雖能產(chǎn)生較大響應，卻受限于緩慢的離子動力學。因此，如何實現(xiàn)大幅值與快速壓電響應的協(xié)同，成為超高性能壓電材料領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學問題。
 

　　近日，北京科技大學前沿交叉科學技術(shù)研究院、新金屬材料全國重點實驗室徐坤教授團隊與清華大學李敬鋒教授團隊、西安交通大學等單位開展合作研究，在超高性能壓電材料領(lǐng)域取得重要進展。研究團隊創(chuàng)新性地提出“極化子-缺陷復合”設(shè)計策略，利用電子小極化子與帶電晶格缺陷的耦合作用，實現(xiàn)大幅值壓電響應與快速動力學的協(xié)同，為突破傳統(tǒng)壓電材料的性能瓶頸提供了新思路。相關(guān)研究成果以《極化子-缺陷復合實現(xiàn)超高壓電性》(Ultrahigh piezoelectricity by polaron-defect complexes)為題，發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》(Science)。
 

　　這種超高性能壓電材料能夠兼顧大幅值形變與快速響應，關(guān)鍵在于極化子-缺陷復合體能夠通過局域晶格畸變和電子快速響應實現(xiàn)協(xié)同調(diào)控。為揭示其微觀機制，北京科技大學徐坤教授團隊開展了原位電場下的四維掃描透射電子顯微鏡(4D-STEM)研究，在電場驅(qū)動下定量表征材料的局域晶格結(jié)構(gòu)與應變演化，建立了缺陷區(qū)域局域晶格響應與宏觀大電致應變之間的聯(lián)系，為闡明超高壓電響應的微觀機制提供了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)證據(jù)。
 

　　該論文的共同第一作者為清華大學材料學院博士后舒亮和西安交通大學博士研究生彭古揚；清華大學材料學院李敬鋒教授、西安交通大學武海軍教授、清華大學材料學院李千副教授和北京科技大學徐坤教授為論文共同通訊作者。
 

　　引用：學校合作研究在超高性能壓電材料領(lǐng)域取得重要進展-北科大【引用時間：2026年10月12日】