2017年1月10日
弛豫铁电固溶体中极性方向的图示，其中嵌入在长程铁电畴中的少量极性纳米区导致压电和介电性能显著增强。（信贷：程晓星/宾州）
压电性是铁电材料中存在的一种特性，在这种材料中，外加电场可以引起机械响应，外加机械力可以产生电流。铁电材料广泛应欧洲杯足球竞彩用于工业领域，从振动传感器、传感器、电容器和超灵敏红外摄像机到超声波和声纳。
现在，一个国际研究小组可能已经解开了为什么某些铁电晶体会表现出极强的压电响应这一由来已久的谜团。这项研究由宾州.
1997年，现任宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程高级科学家和教授的Thomas R.Shrut和已故的Seung Eek Park报告欧洲杯足球竞彩了一种欧洲杯线上买球具有已知最高压电响应的弛豫铁电固溶体晶体。这种晶体具有比任何其他已知铁电材料高得多的压电响应。
已经提出了许多机制来解释其超高压电响应，但没有一种机制能够为所有与高响应相关的实验观察和测量提供令人满意的解释。如果没有对潜在机理的深入理解，就很难设计出具有更高压电响应的新材料。欧洲杯足球竞彩
费莉，宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程博士后学者欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
李是《自然传播》杂志最近一篇文章的主要作者，试图阐明这一现象。
然而，科学界已达成普遍共识，称为极性纳米区的东西是弛豫晶体高压电响应的原因，李说。
极性纳米区是指晶体内部的空间区域。它具有净电极化特性，具有纳米尺寸（5-10nm）。在弛豫晶体中，有许多这样的小区域在空间中任意分布。
锆钛酸铅（PZT）是另一种流行的压电材料，它缺乏极性纳米区，但具有更大的铁电畴，极化是均匀的。研究人员开始证明，极性纳米区实际上促成了高压电响应，更重要的是，建立了它们帮助产生如此高响应的机制。
实验是在超低温（50-150 K）下进行的，这使得研究小组能够将在该温度范围内继续保持活跃的极性纳米区的响应与通常发生在铁电相变附近的高压电响应隔离开来。
“我们在实验中观察到，在50-150 K的温度范围内，弛豫铁电晶体的压电响应显著增强。这种增强占室温压电的50-80%。”宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授舒俊张（现就读于卧龙岗大学）说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
我们将实验观察到的增强归因于极性纳米区的存在。利用相场模型，我们首先证明了这种显著的增强源自极性纳米区，即在没有这些极性纳米区的情况下，这种增强是不存在的，然后证明了极性纳米区如何帮助产生超高响应。我们提出的机制能够成功地解释所有与高响应相关的实验测量和观察结果。这项工作是实现通过设计发现新压电材料梦想的重要一步。欧洲杯足球竞彩
陈龙青，资深作者，宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授唐纳德·哈默欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
注意事项
“然而，应该注意的是，我们提出的模型是一个中尺度模型，这是一个中等尺度。PNR的原子起源仍然是一个悬而未决的问题，因此仍需要进一步深入研究，以澄清极性纳米区在原子尺度上的贡献。事实上，我们正在进行的工作集中于理解原子压电响应中极性纳米区的c尺度机制，”陈说。
为《自然》通讯论文撰稿的国际组织，题为“弛豫铁电固溶体晶体中超高压电性的起源”包括来自宾夕法尼亚州立大学材料研究所和宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系的科学家欧洲杯足球竞彩;欧洲杯线上买球澳大利亚卧龙岗大学;西安交通大学;中国高压科学技术前沿研究中心;欧洲杯线上买球美国华盛顿卡内基研究院;美国TRS技术;加拿大西蒙弗雷泽大学。
本研究得到了国家科学基金会、美国海军研究所、中国博士后工作办公室、陕西省自然科学欧洲杯线上买球基金、中国国家自然科学基金、111项目和美国能源部的支持。