董显林、王根水Science Advances：新型铁电陶瓷研究方面取得重要进展

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铁电陶瓷具有储能密度高、放电速度快、贮存性能稳定等特点，在近代科学和高新技术领域中具有重要应用。传统铁电材料中钙钛矿结构的锆钛酸铅（简称PZT）系列是应用面最广的铁电材料，也是目前国际上公认的、实现能量存储和爆电换能的理想材料。但是，随着新技术对高性能铁电材料需求的增加和环境友好型社会的发展，探索新型无铅铁电材料体系变得越来越迫切。

AKN铁电陶瓷的宏观性能：（A）AKN压力下的P-E曲线，（B）等静压下原位去极化曲线，（C和D）等静压下介电常数和介电损耗，（E）在6.9GPa冲击压力下的动态放电曲线，（F）与其他铁电材料的储能密度比较。

　　近日，中国科学院上海硅酸盐研究所董显林研究员和王根水研究员带领的研究团队发现了一种新型、高性能、无铅铁电材料(Ag0.935K0.065)NbO3（AKN），该材料比目前所用的含铅铁电陶瓷具有更高的能量存储密度和更好的温度稳定性，可用于能量存储和爆电换能。该项工作提供了一种环境友好的铁电陶瓷材料，相关研究成果发表在Science Advances上，论文第一作者为中国科学院上海硅酸盐研究所与澳大利亚国立大学联合培养博士生刘振，王根水研究员和刘芸教授为文章共同通讯作者，上海硅酸盐所为论文第一单位。
　　新材料的设计采用AgNbO3（AN）作为反铁电相，KNbO3（KN）作为铁电相构筑铁电——反铁电相界，通过改变铁电相KN的含量实现AKN铁电陶瓷性能和相变压力的调控。与传统PZT系列铁电陶瓷相比，AKN铁电陶瓷具有更优异的储能密度和温度稳定性，使其在能量存储和爆电换能应用中具有更优异的综合性能。通过与澳大利亚国立大学刘芸教授的团队和美国宾夕法尼亚州立大学陈龙庆教授的团队合作，结合透射电镜分析、压力条件下原位中子衍射分析和唯象理论计算，揭示了AKN铁电陶瓷爆电换能行为的物理机制为压力诱导的氧八面体旋转从a-a-c+型转变为a-a-c-/a-a-c+型，这与压力诱导的、不可逆的铁电-反铁电相变有关。
　　以上研究工作得到国家自然科学基金面上项目、中科院仪器研制项目、中科院青促会和上海市扬帆计划等项目的资助。
　　文章链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaba0367
      文章来源：上海硅酸盐所
      董显林，男，1965年10月生，江西南康人，博士，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。现任中国科学院上海硅酸盐研究所信息功能材料与器件研究中心主任，中国科学院无机功能材料与器件重点实验室主任。1986毕业于湖南大学化学化工系；1989年毕业于中国科学院合肥等离子体物理研究所凝聚态物理专业，获硕士学位；1992年毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所无机非金属材料专业，获工学博士学位。1996年作为日本学术振兴会(JSPS)客座研究员在日本筑波大学物理工学系开展合作研究。

       王根水，男，1974年1月出生，理学博士，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。1995年获得安庆师范学院化学教育专业学士学位，1998年在北京工业大学获得无机非金属材料专业硕士学位，2003年在中国科学院上海技术物理研究所获得博士学位，2003～2005年在法国国家科研中心微电子电子及纳米技术研究所（CNRS－IEMN）进行博士后研究，2006年度中国科学院“百人计划”。负责与参加国家自然科学基金、科技部863、973及上海市青年科技启明星等10多个科研项目，多年来一直从事铁电、压电、热释电材料制备及其表征研究方面的工作，在APL、JAP、JACerS等SCI期刊上发表论文100多篇，申请中国发明专利10项，授权6项。有关铁电材料生长控制、铁电物理及测试分析等方面的相关研究结果已被引用400多次。被邀请作为J. Am. Ceram. Soc. 特约编辑以及Appl. Phys. Lett. Appl. Sur. Sci. J. Am. Ceram. Soc. 等国际期刊审稿人。获得2008年度中国科学院上海硅酸盐研究所青年才俊奖。