羊城晚报讯 记者赵映(ying)光、通讯员蔡思岚(lan)报道：4月23日，记者从广东以(yi)色列理工学院（以(yi)下简称(cheng)“广以(yi)”）获悉，该校材料科学与工程系的谭启教授（共同通讯编辑）与四川大学合作，于近日在国际顶级期刊《自(zi)然(ran)-通讯》上发表了题为“Excellent Hardening Effect in Lead-Free Piezoceramics by Embedding Local Cu-doped Defect Dipoles in Phase Boundary Engineering”的高水平论文，为无铅压电陶瓷的“硬核进化”提供了新思路，有望推动其在高功率应用中的发展。目(mu)前，该研究已获得(de)MATEC重点(dian)实(shi)验室开放研究项目(mu)资助。
据(ju)了解，压电陶瓷是一(yi)种能将机械能和电能相互转换的“神奇”特殊陶瓷材料，广泛(fan)应用于工业和科技领域，比如(ru)声波传感(gan)器、声波发生器、电子点(dian)火器、压力(li)传感(gan)器等都需(xu)要使(shi)用该材料。目(mu)前，传统含铅压电陶瓷（如(ru)PZT）因性能优异且大规模工业化生产(chan)，在市场中占据(ju)主导地位(wei)。
但由于传统压电陶瓷存在“含铅对环境有害”这个“硬伤”，如(ru)何(he)开发无铅压电陶瓷、解开“既要无毒(du)又要高性能”的症结(jie)，成为了科学研究领域的重要趋势和攻坚课(ke)题。那么，该如(ru)何(he)做呢？
据(ju)谭启教授团队方面先容，基于钾(jia)钠铌酸(suan)盐（KNN）的无铅压电陶瓷因其具有较高的压电系数（d_33）、电致应变和温度稳定性而备(bei)受(shou)关注。不过，要使(shi)KNN能够(gou)实(shi)现大规模工业化生产(chan)的高功率应用，压电陶瓷需(xu)要同时具备(bei)高d_33和高机械品质(zhi)因数（Q），这两个指标(biao)就像“鱼与熊掌”，很难兼得(de)，这种矛盾(dun)严重限(xian)制了无铅压电陶瓷的大规模生产(chan)的可行性。
为解决上述难题，谭启教授团队提出了一(yi)种创新策略：在KNN基陶瓷的正交-四方相界工程（O-T PBE）中嵌入局部铜受(shou)主缺陷偶极子。简单来(lai)说，就是通过“微调”材料内部结(jie)构，巧用“缺陷偶极子”，为无铅压电陶瓷中d_33和Q的平衡提供了新的范(fan)式(shi)，有望推动其在高功率应用中的发展，推动无铅压电陶瓷在更多领域的实(shi)际应用。
据(ju)了解，《自(zi)然(ran)-通讯》是国际顶尖学术期刊《自(zi)然(ran)》旗下的子刊，也是材料化学等领域公(gong)认的高水平期刊，以(yi)严格的同行评审和学术影响力(li)著称(cheng)。该期刊在JCR分区中常年位(wei)列Q1，2024年影响因子为14.7。