材料特性与背景

材料特性与背景

定义与结构
弛豫铁电单晶（如PMN-PT、PIN-PMN-PT）是一类具有复合钙钛矿结构的材料，其压电性能（d₃₃可达2500 pC/N）远超传统PZT陶瓷，主要源于准同型相界（MPB）附近的多层次微观结构，包括单斜相、极性纳米微区（PNRs）及极化偏转现象。

特性

  • 介电性能：介电峰存在频率色散现象，与极性纳米微区的动态响应相关。
  • 压电性能：在MPB附近（如PMN-PT中PT含量为30%~35%时），压电系数（d₃₃）和机电耦合系数（k₃₃）达到峰值。
  • 掺杂改性：Mn掺杂可降低介电损耗（tanδ~0.05%），Sm掺杂可调控相结构均匀性。
研究趋势与应用

研究趋势与应用

  1. 前沿研究方向
    • 外场作用机制：研究力-电耦合下电畴演化规律，揭示可逆/不可逆相变机制（如R-T与R-O相变）。
    • 生长技术优化：采用连续填料法、固相生长法改善组分均匀性，区域熔融法提升晶棒利用率。
    • 性能调控：通过交流极化（ACP）提升压电性能（增幅超30%），并调控透光率用于电光器件。

应用领域

应用领域

  • 超声换能器：医疗成像（如GE、飞利浦的超声设备）和水声换能器。
  • 热释电探测器：用于CO₂、VOCs气体监测，比探测率优于商用LaTiO₃探测器。
  • 电光调制器：结合高透光率特性，开发光声换能器等多功能器件。