清华大学材料学院李敬锋

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清华大学材料学院李敬锋教授在高性能无铅压电陶瓷研究方面取得进展

          压电陶瓷能够实现机械能和电能的相互转化，广泛应用于传感器、换能器和驱动器等。以锆钛酸铅（简称PZT）为代表的传统铅基陶瓷虽然性能优异，但铅的毒性对环境和健康提出了严重的挑战。铌酸钠钾（KNN）基陶瓷由于其较高的压电系数和居里温度被认为是最具潜力的无铅压电陶瓷体系之一。
          清华大学材料学院李敬锋教授、王轲副教授及其团队一直从事无铅压电材料研究，最近在提高KNN基无铅材料温度稳定性方面取得重要进展。该课题组最近的研究发现，通过在KNN基陶瓷中掺杂适量MnO2可获得高达470 pm/V的室温压电应变常数d33*，此性能与PZT陶瓷性能相当。并且，该无铅压电陶瓷表现出优异的温度稳定性，在100 oC时仍然能够输出430 pm/V的压电应变，明显优于其它已报道的无铅陶瓷组分。论文发表于Journal of the American Chemical Society, DOI: 10.1021/jacs.7b00520，材料学院2016级硕士研究生张茂华为第一作者，王轲副教授为通讯作者。
          该课题组与四川大学和新加坡国立大学合作，近期在关于KNN基陶瓷的压电响应机理研究方面也取得进展，通过使用PFM压电原子力显微术对压电陶瓷表面进行纳米尺度表征，揭示了KNN基材料的高压电活性与纳米铁电畴的关联性，在著名期刊Energy & Environmental Science上报道了关于KNN基陶瓷的高压电性起源研究成果（Energy Environ. Sci., DOI: 10.1039/c6ee03597c）。王轲副教授为该论文的共同通讯作者。
           上述工作得到了国家自然科学基金委重点基金、清华大学自主科研基金等项目的支持。