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清华等团队报告极化子—缺陷复合体的压电响应机制
研究进展 · 发布 2026-10-08T14:11:16.295867+08:00 · 更新 2026-10-08T06:11:16.296896461Z
核心结论
清华大学研究新闻介绍，一种K掺杂铌酸银薄膜在直流偏压与交流激励下表现出较高的有效压电系数和电致应变；团队将其归因于极化子—缺陷复合体的动态重构。这是特定薄膜体系的实验与机制研究，尚不能直接外推为通用器件性能。
核心要点
- 清华大学称，K掺杂铌酸银薄膜在直流偏压与交流激励下表现出较高的有效压电响应。
- 校方材料给出的1千赫有效压电系数为7170±230 pm/V，最大电致应变为6.2%。
- 报道将该响应解释为极化子—缺陷复合体的动态重构，并列举了多种原位表征和计算。
清华大学10月8日发布的研究新闻称，材料学院李敬锋团队联合西安交通大学等单位，在K掺杂铌酸银基无铅铁电薄膜中研究了极化子—缺陷复合体与机电响应之间的关系。压电材料可在机械能和电能之间转换，常用于微机电系统、驱动器和超声换能器；但材料体系往往需要在应变幅度与响应速度之间权衡。
按校方材料的表述，在直流偏压和交流激励共同作用下，这种薄膜在1千赫测试频率下的有效压电系数达到7170±230 pm/V，最大电致应变为6.2%。材料还称，在10千赫激励下其有效压电系数仍超过1000 pm/V，并在超过4000万次循环中未观察到明显的时间依赖漂移。这些性能数字来自研究团队及其机构新闻，不能直接视为不同器件结构、工作条件或量产产品均可达到的指标。
研究人员将现象解释为电子小极化子与晶格缺陷形成的复合体：在外电场下，小极化子在相邻晶格位置间定向跃迁，带动局域缺陷极化与晶格畸变的变化。报道说，团队结合电场原位二次谐波、四维扫描透射电镜、同步辐射微聚焦X射线衍射、第一性原理计算和相场模拟来检验该解释；材料同时指出，自由载流子传输、焦耳热和电化学过程不是主要来源。
清华大学称，该策略还被拓展至Nb掺杂二氧化钛薄膜，在1千赫下获得超过1000 pm/V的有效压电响应。相关论文题为《Ultrahigh piezoelectricity by polaron-defect complexes》，校方称其于10月1日在线发表于《Science》。本文依据已读取的校方完整新闻材料，报道其对特定材料体系、测试条件和机制证据的说明；本轮未获取并通读期刊论文全文，也未独立核对原始数据、测试装置、长期可靠性或器件级可用性。
局限与边界
- 本稿未取得并通读所列《Science》论文全文，未独立复核实验原始数据、计算与方法细节。
- 特定薄膜与测试条件下的性能不等同于通用器件、长期应用或工业化产品性能。
信息来源
可信度说明
本稿以已读取的清华大学完整研究新闻为依据，逐项核对了页面时间、测试条件、性能数值与论文书目信息。机制及性能均明确归因于该材料，未将其写作已独立验证的通用器件结论。
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