复合异质结构调控铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的场致应变研究

核心问题

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在场致应变应用中存在单极应变迟滞大、能耗高以及相变温度调控难等问题，限制了其在低能耗铁电器件等领域的高效应用。

解决方案

1. 复合异质结构设计与制备：通过化学成分调控与工艺优化，制备铌酸钾钠与钽酸钾钠核壳复合异质结构陶瓷，利用钽酸钾钠壳层为铌酸钾钠核应变提供约束和回复力，降低单极应变迟，并采用放电等离子烧结技术提升陶瓷致密度和性能。
2. 机器学习分子动力学模拟探索：开发高精度深度势能模型，模拟铌钽酸钾固溶体相变行为，揭示复合异质结构中弹性失配与静电失配的协同作用对场致应变的调控机制，为低能耗铁电器件设计提供理论依据。
3. 性能调控机制的深入解析：利用理论模拟计算方法，揭示锂掺杂提升铌酸钾钠基陶瓷相变温度的物理机制，厘清多相共存对场致相变性能提升的影响，并揭示锡掺杂钛酸钡基陶瓷中本征与非本征压电贡献的协同机制。

竞争优势

1. 创新性：通过复合异质结构设计与机器学习分子动力学模拟相结合，深入揭示了场致应变迟滞的调控机理，为高性能无铅压电材料设计提供了新思路。
2. 性能优势：所制备的复合异质结构陶瓷显著降低了单极应变迟滞，提升了陶瓷的致密度和性能，有利于低能耗铁电器件的设计与应用。
3. 理论指导实践：通过理论模拟计算，厘清了材料性能提升的物理机制，为材料优化和器件设计提供了坚实的理论依据，增强了技术的可操作性和可靠性。