中南大学：无铅铁电材料实现巨大单极应变与超低滞后，高精度致动器的突破性进展

主要观点总结

本文介绍了压电致动器在智能结构系统中的应用及其优势，特别是在实现高应变和低滞后之间的平衡上的挑战。研究团队通过创新的组成设计和微观结构调控，成功克服了这一难题，设计了一种新型无铅铁电材料，实现了巨大的单极应变和超低滞后。这些材料具有优异的性能和稳定性，是智能结构系统中理想致动器的有力候选者。

关键观点总结

关键观点1: 压电致动器的优势和挑战

压电致动器因紧凑的结构、快速响应和精确位移控制等优势备受关注，但在实现高应变和低滞后之间的平衡上存在挑战。

关键观点2: 研究团队的创新成果

研究团队通过创新的组成设计和微观结构调控，成功设计了一种新型无铅铁电材料，实现了巨大的单极应变和超低滞后，克服了长期存在的科学难题。

关键观点3: 材料的优异性能

这种新型材料不仅具有优异的温度和循环稳定性，而且其应变响应与电场无关，显示出大的信号压电应变系数。此外，这些材料在智能结构系统中具有作为理想致动器材料的潜力。

关键观点4: 研究的意义和影响

这项研究不仅在材料科学领域取得了重大突破，而且为高精度致动器的发展提供了新的材料选择。此外，该研究提出的策略也可能适用于其他铁电材料，为解决电致应变和滞后之间的权衡问题提供了新的思路。

文章预览

随着智能结构系统需求的日益增长，压电致动器因其紧凑的结构、快速响应和精确位移控制等优势而备受关注。 然而，压电/铁电材料在实现高应变和低滞后之间的平衡上一直存在挑战。 过去几十年中，尽管科学家们在探索无铅高应变压电/铁电陶瓷方面做出了巨大努力，但材料的电致应变和应变滞后之间的权衡问题仍未得到有效解决。 特别是，钡钛酸盐(BNT)基陶瓷因其在实现高单极应变方面的潜力而受到重视，但往往伴随着较大的滞后(>50%)。 在这项研究中，研究团队通过创新的组成设计和微观结构调控，成功克服了这一长期存在的科学难题。 在这项研究中，研究团队设计了一种新颖的(Bi0.5Na0.5)1-x/100Srx/100TiO3 (BNST-x, x = 30和35)无铅铁电材料，通过在无序弛豫(ER)状态下的协同域结构设计、铁电核、局部极化异质性和缺陷工程，实现了巨大的单极应变 ………………………………