2016年9月19日
燃气烧烤用的打火机棒、潜艇的声纳装置和医生办公室里的超声波机都依赖于压电材料，它能将机械压力转化为电能，反之亦然。欧洲杯足球竞彩1997年，研究人员开发了压电材料，在耦合电和机械反应方面比以前的先进材料强10倍。欧洲杯足球竞彩但即使是科学家也不明白为什么新材料的反应如此迅速。欧洲杯足球竞彩
Ornl的Michael Manley领导了一项研究，以发现超声波机器和其他压电装置中使用的现代材料成功的关键。欧洲杯足球竞彩在椎间盘源的弧形仪器，他和同事研究了基于松弛的铁电解的格子动力学。图像信用：橡木岭国家实验室，美国能源部;摄影师Genevieve Martin.
现在，能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的科学家和他们的研究伙伴利用中子散射技术发现了新型材料中压电性能卓越的关键，这种材料被称为弛豫铁电材料。欧洲杯足球竞彩(铁电材料的电极化是通过施加电场而逆转的。)他们的研究成果发表在《科学进展》(Science Advances)杂志的网络版上，可能会提供加欧洲杯线上买球速各种应用功能材料设计所需的知识。欧洲杯足球竞彩
弛豫基氧化物铁电材料彻底改变了压电器件。例如，在医学超声波中，声波的机械压力产生一个人的内部图像。与传统材料的性能相比，基于弛豫体的铁电材料响应更强，产生更详细的电信号，从而产生更好的图像欧洲杯足球竞彩。医生们不再依赖2D图像的模糊指导来诊断疼痛原因、评估产前状况、指导活检或评估心脏病发作后的损害，而是依赖细节非常详细的3D图像。这些现代材料也使聚焦超声波欧洲杯足球竞彩用于肿瘤或胆结石等疾病的非侵入性医疗成为可能。这项技术让单个光束无害地穿过组织;光束在其效应集中的地方汇聚到一个目标上，就像光穿过放大镜点燃纸一样。
“我们以原子水平弄清楚了为什么某些材料在机械上通过改变形状或尺寸来机械地响应电场，”Ornl的欧洲杯足球竞彩领先作者Michael Manley表示。“该发现为高性能执行器和传感器提供了基础。”与传统的多晶材料相比，较新的压电晶体响应于施加的电场而产生更大的机械力。欧洲杯足球竞彩
ornl-LED团队感到惊讶地知道，基于松弛的铁电解的令人印象深刻的性能的关键是材料的振动，称为极性纳米导音，其中一些正极和负离子的位置略微换档电极极化的微分区域。基于松弛的铁电晶体的机械响应基于较大的电对子结构域的旋转，大小约为20微米。对于这些偏振的宏观区域来旋转，整个畴中的原子层必须彼此围绕或剪切移动。窄到2纳米的极性纳米导致负责增强的机电耦合（即，电气与机械能的转换，反之亦然），通过降低晶体中的剪切抗性来实现压电应用的显着改善。
了解极性纳米导致如何提高材料性能与超越基于松弛器的铁电解的广泛化学无序材料的调查相关，包括形状记忆合金，巨大磁阻，磁性半导体和一些超导体。欧洲杯足球竞彩
这项新的研究使用了晶格动力学和局部结构的中子散射测量来揭示巨大机电耦合的基础。
传统的铁电材料是坚硬的;欧洲杯足球竞彩它们的大畴很难旋转。但在超灵敏的现代弛豫基铁电材料中，极性纳米区的振动与周围晶格的振动混合形成杂化振动。混合振动导致一个较软的，低能量的剪切，这使得宏观极化区域更容易旋转。这意味着当电场作用时，机械响应更大。
曼利说:“这整个故事的关键在于，正是这些纳米区域与平均晶格的相互作用，使得在更小的电场中产生更大的机械响应。”
曼利的合著者是ORNL的Douglas Abernathy, Andrew Christianson, Paul Stonaha, Eliot Specht和John Budai;TRS技术公司的Raffi Sahul和国家标准与技术研究所的Daniel Parshall和Jeffrey Lynn。
曼利说:“接下来，我们将看看我们是否能理解工程弹性特性的极限。”
本文的标题是“由极地纳米引格振动控制的松弛剂铁电气的”巨大机电耦合“。
这项工作的一部分是在散裂中子源和高通量同位素反应堆进行的，能源部科学用户设施办公室在ORNL。欧洲杯线上买球美国能源部科学办公室支持这项工作。欧洲杯线上买球研究人员还使用了商务部国家标准与技术研究所的中子研究设施。
UT-Battelle Manages Ornl为Doe的科学办公室。欧洲杯线上买球科学办公室的物理科学基础研究的最大基本研究支持者正在努力解决我们时代最紧迫的挑战。欧洲杯线上买球有关更多信息，请访问www.欧洲杯线上买球science.energy.gov。- 黎明征税
来源:https://www.ornl.gov/