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织构压电陶瓷中的近理想机电耦合
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2022-06-22 , DOI: 10.1038/s41467-022-31165-y Yongke Yan 1 , Liwei D Geng 2 , Hairui Liu 1 , Haoyang Leng 1 , Xiaotian Li 1 , Yu U Wang 2 , Shashank Priya 1
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更新日期:2022-06-22
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2022-06-22 , DOI: 10.1038/s41467-022-31165-y Yongke Yan 1 , Liwei D Geng 2 , Hairui Liu 1 , Haoyang Leng 1 , Xiaotian Li 1 , Yu U Wang 2 , Shashank Priya 1
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压电材料的机电耦合系数k决定了机械能到电能或电能到机械能的转换效率。在这里,我们提供了一种设计压电材料的基本方法,该方法通过制造晶粒取向或织构陶瓷来利用电晶各向异性,从而提供接近理想的k大小。<001>织构Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -Pb(Zr,Ti)O 3陶瓷的耦合相场模拟和实验研究表明,k可以达到与单晶相同的量级,远远超过传统陶瓷的平均值。为了提供对我们方法的原子级理解,我们采用理论模型来确定钙钛矿铁电体中k的物理起源,并发现 B 位阳离子和氧之间通过d - p杂化的强共价键对k的大小贡献最大. 织构陶瓷中近乎理想的k值的演示将对超宽带宽、高效率、高功率密度和高稳定性压电器件的设计产生巨大影响。
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