快速响应和高精度的压电致动器已应用于生物医学，微电子，石油和天然气勘探，汽车和航空航天领域。这些压电器件通常在室温到高温下工作，具有高应变和低迟滞等特点，以便在宽工作温度范围内实现宽动态范围和高精度响应。目前，使用最广泛的压电器件是铅基压电陶瓷，因为它们具有出色的压电性和高居里温度。然而，在制造压电器件的过程中，通常会将有毒的铅释放到环境中。因此，制造高性能无铅压电器件成为一个巨大的挑战。
近日，西安交通大学娄晓杰，王栋和东南大学的李玲龙等人报告了一种基于Bi0.47Na0.47Ba0.06TiO3-xK0.47Na0.47Li0.06Nb0.99Sb0.01O2.99 材料 (BNBT-KNLNS)的陶瓷材料，该陶瓷具有较大的应变（>0.32%）和较低的应变滞后（低至11.1%），可在25-125°C范围内稳定工作。
本文要点：
1）该工作选择了具有菱形和四方相（MPB）的BNBT为基底，铁电（FE）相作为掺杂剂（即自发极化的缺陷），用于构建（1-x）BNBT-x FE系统的相场模型。其中，不同浓度的FE相引入BNBT中，主要起破坏长程有序铁电域的作用，从而扩展了松弛剂的温度范围。
2）该工作制备的无铅压电陶瓷，在宽温度范围内（25-125°C）具有低滞后（11.1%）和大应变（0.32%）的特点，其优异的性能主要有三点原因：首先，弛豫器到铁电的跃迁发生在施加电场时。其次，由四方相和菱形相组成的MPB的存在有效地降低了可逆弛豫器到铁电跃变的景观能量。第三，嵌入松弛器基质中的一小部分铁电态促进了伴随极化反转和延伸的可逆弛豫器到铁电的跃迁，从而在很宽的温度范围内产生低滞后大应变。
Tangyuan Li，et al，High-Performance Strain of Lead-Free Relaxor-Ferroelectric Piezoceramics by the Morphotropic Phase Boundary Modification，advanced functional materials，2022.
DOI：10.1002/adfm.202202307
https://doi.org/10.1002/adfm.202202307
