熊仁根教授Science最新大作：一种压电性强于锆钛酸铅的分子钙钛矿固溶体

木文韬 5年前 (2019-03-15) 8055浏览

【引言】

压电材料在应变时会产生电信号，因此非常适合不同类型的传感应用。最有效的压电材料是陶瓷固溶体，其中压电效应在所谓的准同型相界（MPB）中得到优化。虽然，锆钛酸铅（PZT）这样的陶瓷材料是高性能的压电材料，但是对材料的结构相变具有很强的依赖性。而铁电体属于压电体的一种，分子铁电体具有独特的结构可调性、机械柔性和低声阻抗等特性，以及具有环保加工、低成本和生物相容性的潜力。熊仁根团队2017年在Science报道的TMCM-CdCl₃系列化合物中单组分有机-无机钙钛矿分子铁电体，其d₃₃高于钛酸钡，但仍然远低于其他无机铁电固溶体。因此，设计一种具有与工业标准陶瓷锆钛酸铅相当的压电性能的分子铁电体作为陶瓷固溶体，将开辟新的应用领域，解决一个世纪以来的难题。

【成果简介】

今日，在南昌大学&东南大学熊仁根教授（通讯作者）的带领下，通过没有高温烧结的室温溶液工艺，合成分子钙钛矿(TMFM)_x(TMCM)_1-xCdCl₃（TMFM：三甲基氟甲基铵；TMCM：三甲基氯甲基铵，0≤ x≤1）固溶体压电材料，其中MPB存在于单斜相和六方相之间。团队发现了一种压电系数d₃₃约为1540皮库伦/牛顿的组分，该组分接近准同型相界（MPB），比单分子压电材料（~220pC/N）高7倍，是高端PZT（200至750 pC/N）的两倍，所以可以与高性能压电陶瓷相媲美。该材料具有可穿戴压电器件的潜在应用前景。相关成果以题为“A molecular perovskite solid solution with piezoelectricity stronger than lead zirconate titanate”发表在了Science上。