中南大学：无铅铁电材料实现巨大单极应变与超低滞后，高精度致动器的突破性进展

主要观点总结

本文介绍了压电致动器在智能结构系统中的应用及其优势，特别是在实现高应变和低滞后之间的平衡上的挑战。研究团队通过创新的组成设计和微观结构调控，成功克服了这一难题，设计了一种新型无铅铁电材料，实现了巨大的单极应变和超低滞后。这些材料具有优异的性能和稳定性，是智能结构系统中理想致动器的有力候选者。

关键观点总结

关键观点1: 压电致动器的优势和挑战

压电致动器因紧凑的结构、快速响应和精确位移控制等优势备受关注，但在实现高应变和低滞后之间的平衡上存在挑战。

关键观点2: 研究团队的创新成果

研究团队通过创新的组成设计和微观结构调控，成功设计了一种新型无铅铁电材料，实现了巨大的单极应变和超低滞后，克服了长期存在的科学难题。

关键观点3: 材料的优异性能

这种新型材料不仅具有优异的温度和循环稳定性，而且其应变响应与电场无关，显示出大的信号压电应变系数。此外，这些材料在智能结构系统中具有作为理想致动器材料的潜力。

关键观点4: 研究的意义和影响

这项研究不仅在材料科学领域取得了重大突破，而且为高精度致动器的发展提供了新的材料选择。此外，该研究提出的策略也可能适用于其他铁电材料，为解决电致应变和滞后之间的权衡问题提供了新的思路。

正文

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图1 展示了BNST-30和BNST-35陶瓷在不同负电场下的室温单极S-E曲线，以及d33和滞后随电场变化的情况。这些曲线不仅揭示了材料的高应变响应，还显示了超低滞后特性。

图2通过透射电子显微镜(TEM)图像展示了BNST-30和BNST-35陶瓷晶粒中纳米级团簇的分布，以及通过能量色散光谱(EDS)分析的元素分布。

图3  通过高角环形暗场 扫描透射电子显微镜

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