西南民族大学“介电功能材料与器件”团队在Nature Communications《自然·通讯》上发表重要研究成果

压电致动器是许多高精度定位与控制系统的关键部件，已被广泛用于半导体芯片加工、超精密制造、高端科研设备、空间星际光通讯、生物医学微纳操作等关键战略领域，市场价值巨大。作为压电致动器的核心元件，压电陶瓷可实现电能与机械能的相互转换而受到广泛关注。其中,环境友好型高性能无铅压电陶瓷已成为国际功能材料的重要科学前沿和技术竞争焦点之一。虽然无铅压电陶瓷的电致应变研究已获突破，但在实际应用中仍存在滞后和非线性等关键问题。因此，如何进一步优化应变特性以满足实际应用是下一代高性能无铅压电致动器的关键科学挑战。

图1高可用应变的设计策略。

基于上述研究背景，西南民族大学“介电功能材料与器件”团队与清华大学等国内单位合作，设计并制备了具有高可用应变性能的多相共存KNN无铅压电陶瓷。利用原位变电场同步辐射和瑞利分析深入剖析了应变起源，通过透射电镜及压电力显微镜等手段解析了铁电畴形貌及外场下的响应特征，建立不可逆非180^o畴与相结构的关联，阐明了不可逆非180^o畴对可用应变的作用机制，提出了增强可用应变的新方法，对改善无铅材料的功能特性有重要的指导意义。相关研究成果以“Contribution of irreversible non-180° domain to performance for multiphase coexisted potassium sodium niobate ceramics”为题，发表在Nature Communications《自然·通讯》上。西南民族大学吴波副教授为第一作者，西南民族大学陶红副研究员、清华大学王轲研究员、北京大学人民医院王世东教授和北京大学口腔医院韩冰教授为论文共同通讯作者。重要合作者还包括西南民族大学赵林高级实验师、上海光源朱方圆博士，清华大学材料学院刘亦轩博士、徐泽博士等。该项研究得到国家重点专项计划（2020YFA0711700）和国家自然科学基金青年项目（52202149）等的支持。

西南民族大学“介电功能材料与器件”团队以高性能无铅压电陶瓷及器件为研究对象，重点开展材料设计、结构解析、性能调控及器件优化等研究。团队成员主持或主研国家级、省部级项目多项，发明专利多项。近年来，团队成员发表SCI收录论文100余篇，其中包括Nature Communications、Journal of the American Chemical Society等顶级期刊以及Journal of Materials Chemistry A、Materials Horizons、Journal of the European Ceramic Society、Journal of Materials Science & Technology、ACS Applied Materials & Interfaces等国际知名期刊。