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钙钛矿型高性能压电化合物机理
更新日期:2018-01-06  

题 目:钙钛矿型高性能压电化合物机理
报告人:陈骏 教授
单 位:北京科技大学
时 间:2018/1/8 14:00
地 点:化学楼四楼报告厅
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附简介:
陈骏,男,1979年生,北京科技大学教授、博导,现任北京科技大学冶金与生态工程学院副院长。2007年博士毕业于北京科技大学冶金物理化学专业,后留校任教。2008-2009年获德国洪堡博士后研究基金(德国TU-Darmstadt),2015年日本东京工业大学材料与结构实验室海外客座教授。曾获全国百篇优秀博士学位论文(2009年)、国家基金委优秀青年基金(2013年)、教育部长江学者奖励计划青年学者(2015年)等。现任中国晶体学会理事。曾组织国际会议4次。近5年以第一作者/通讯作者发表学术论文60余篇,包括J. Am. Chem. Soc.(4篇)、Phys. Rev. Lett.(4篇)、Angew. Chem. Int. Ed.(1篇)、Adv. Mater.(1篇)、Nat. Commun.(2篇)、Chem. Soc. Rev.(1篇)等。获授权发明专利7项、省部级奖励2项。开设《相结构及研究方法》、《功能材料》、《冶金资源材料化学》等课程。开展负热膨胀、压电、铁电等功能化合物制备、性能及机理等方面的研究。
电材料往往在准同型相边界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)处表现出最优的压电、介电及铁电性能,其成分设计也围绕MPB展开。虽然铅基材料发现的早、应用广泛,但是优异压电性能机理一直存在争议,比如MPB、单斜相、纳米畴等机理。电场作用引起的压电陶瓷织构问题是阻碍晶体结构精细研究、揭示优异性能机理的主要障碍。我们采用高能同步辐射X射线衍射及二维面探技术(0.1116?高能量X射线可穿透1mm厚含Pb/Bi重元素的陶瓷块体,二维面探可分析织构等信息,图1)实现了在电场原位作用下同时分析铁电陶瓷织构以及晶体结构演变微观结构信息[1-3]。位于45o特定衍射几何的XRD图谱可用于解析织构状态下压电材料晶体结构以及功能基元演变信息(图1)[1]。在Pb(Zr0.535Ti0.465)O3(PZT)、0.675Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.325PbTiO3(PMN-PT)等体系中发现了电场诱导的单一单斜相,该单斜相具有独特的压电行为,即压电性能主要源于晶格应变而不是铁电畴翻转,如PZT、PMN-PT的本质晶格应变引起的d33分别为520pm/V、982pm/V。通过对十余种经典铅基压电材料晶体结构深入研究表明,压电性能与极化结构功能基元存在强烈的依赖关系,以MA、MB、R、T相顺序逐渐递减,其中单斜相压电性能最优。单斜相优异压电性能来源于结构功能基元中自发极化在[110]晶面内的连续可逆旋转,自发极化随电场相应的速度越快,晶格形变越大,压电性能越优异(图2)[2]。在MPB相边界附近往往存在多相共存,电场诱导的可逆相转变对压电性能有关键促进作用,当可逆相变越明显时,压电性能提升作用也越显著,引入可逆相转变是提升压电性能的有效方法[3]
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