编辑丨王多鱼
排版丨水成文
能够在千赫兹频率下产生巨大且快速压电响应的材料，对于先进的机电技术至关重要。然而，其发展一直受到长期存在的幅度-速度权衡的限制：具有固有电偶极子的铁电体响应快速但极化有限，而离子缺陷运动能产生高度可极化的缺陷偶极子，但响应缓慢，从而限制了千赫兹频率的应用。
2026 年 10 月 1 日，清华大学李敬锋教授、北京科技大学徐坤教授、清华大学李千副教授、西安交通大学武海军教授作为共同通讯作者，在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Ultrahigh piezoelectricity by polaron-defect complexes 的研究论文。
该研究通过产生巨大的缺陷极化，克服了传统压电材料中开关速度与压电幅度之间的权衡。这种效应由多晶胞电子极化子跳跃驱动，使极化子-缺陷能够集体重构，超越了单晶胞有限电偶极延伸的限制。这些材料表现出约 7170 皮米/伏的有效压电系数和约 6.2% 的应变。
在钾掺杂铌酸银薄膜中引入极化子-缺陷复合体，可在千赫兹频率下实现优异的压电性能。
在这项最新研究中，研究团队通过设计经 8 mol % 钾掺杂的 AgNbO₃（Ag₀.₉₂K₀.₀₈NbO₃）薄膜，克服了上述根本性限制。
该薄膜利用小电子极化子与晶格缺陷之间的电-弹相互作用，可容纳动态可重构的极化子-缺陷复合体。场驱动的多晶胞极化子跳跃能够重构这些复合体，产生巨大的缺陷极化；同时，极化子跳跃的动力学（相对于离子迁移）快数个数量级，从而实现了快速响应。这种协同作用使工程化银铌酸盐基薄膜在千赫兹频率下展现出前所未有的场致有效压电系数，约为 7170 皮米/伏，并伴有约 6.2% 的应变。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg4972
热门跟贴