青岛大学张永成团队在高居里点透明压电陶瓷领域取得新进展


来源: 电介质Dielectrics

[导读]  近日,青岛大学物理科学学院制备出Sm掺杂PIN-PMN-PT透明铁电陶瓷。

中国粉体网讯  透明铁电材料可以将光学功能与压电效应耦合在一起,为光声成像系统、透明压电致动器、透明机器人等提供关键材料。然而,压电性、透明性和居里温度之间的相互制约关系使得制备同时具有高居里点、高透明度和高压电性的铁电材料非常困难,这阻碍了其在多功能耦合器件领域的应用。


近日,青岛大学物理科学学院制备出Sm掺杂PIN-PMN-PT透明铁电陶瓷。其居里温度Tc~179 ℃、压电系数d33~905 pC/N、电光系数r~814 pm/V、近红外波段透光率63%,综合性能优异。与PMN-PT基透明陶瓷(Tc约100℃)相比,PIN-PMN-PT透明陶瓷在压电性能的温度稳定性方面表现优异。并且基于该透明陶瓷的电光效应和压电效应,实现了电光信息调制和能量转换。相关成果以"Sm-doped PIN-PMN-PT transparent ceramics with high Curie temperature, good piezoelectricity, and excellent electro-optical properties"为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。青岛大学物理科学学院2019级硕士研究生郑凤基为该论文第一作者,青岛大学张永成副教授为论文的通讯作者。


这一成果也是该团队在前期关于高电光性能PMN-PT透明陶瓷(Advanced Optical Materials, 9, 2002139 (2021))和高压电性能PMN-PT透明陶瓷(ACS Appl. Mater. Interfaces, 13, 54210-54216(2021))研究基础上取得的新进展。上述工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金的支持。



图1. Sm掺杂PIN-PMN-PT陶瓷的照片及透光率曲线。


图2.Sm掺杂PIN-PMN-PT透明陶瓷的铁电、压电、介电性能的温度稳定性。



图3.Sm掺杂PIN-PMN-PT透明陶瓷的电光性能。



图4. PIN-PMN-PT透明铁电陶瓷在电光调制和能量转换中的应用。


论文链接

https://doi.org/10.1021/acsami.2c19865

近期相关论文:

1. Fengji Zheng, Xue Tian, Yongcheng Zhang*, et al. Sm-Doped PIN-PMN-PT Transparent Ceramics with High Curie Temperature, Good Piezoelectricity, and Excellent Electro-Optical Properties, ACS Appl. Mater. Interfaces, 15, 7053−7062 (2023).

2. Ze Fang, Xiaodong Jiang, Yongcheng Zhang*, et al. Ultra-transparent PMN-PT Electro-Optic Ceramics and its Application in Optical Communication, Advanced Optical Materials, 9, 2002139 (2021).

3. Peikun Yan, Yalin Qin*, Yongcheng Zhang*, Shujun Zhang*,et al. Highly Transparent Eu-Doped 0.72PMN-0.28PT Ceramics with Excellent Piezoelectricity,ACS Appl. Mater. Interfaces, 13,54210-54216(2021).

4. Kai Li, Enwei Sun*, Yongcheng Zhang*, Bin Yang,*et al. High piezoelectricity of Eu3+-doped Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.25PbTiO3transparent ceramics, Journal of Materials Chemistry C, 9, 2426-2436, (2021)

5. Ze Fang, Xue Tian, Yongcheng Zhang*, et al. Enhanced piezoelectric properties of Sm3+-modified PMN-PT ceramics and their application in energy harvesting, Ceramics International, 48, 7550–7556 (2022)

6. Shuang Zhang, Yongcheng Zhang*, Wanneng Ye* et al.  In situ TEM observations of growth mechanisms of PbO nanoparticles from a Sm-doped PMN-PT matrix.Nanoscale, 14, 13801–13811(2022).

7. Ying Zheng, Yongcheng Zhang*, Wanneng Ye*, et al. Sm-Doped (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 Nanostructures for Piezocatalytic Dye Degradation. ACS Appl. Nano Mater, 5(1) 277–287(2022).

8. Mingqiang Cheng, Erding Zhao, Yongcheng Zhang*, et al. Ferroelectric and electromechanical performance of diverse engineered states of Mn-doped 0.75Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.25PbTiO3ceramics. Ceramics International, 47,18417–18423(2021)


来源:作者团队


论文链接:https://doi.org/10.1021/acsami.2c19865


(中国粉体网编辑整理/山川)

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