弛緩薬カリウムナトリウムベースの強誘電体における優れた電気抑制効果

有毒な鉛ベースの電気式材料を備えた電気機械的アクチュエーターは、高精度の電子機器デバイスの市場を支配しているため、緊急の目的の1つは、優れた電気運動挙動を備えた新世代の環境に優しい電解材料を探索する方法です。ここでは、鉛フリーリラクサー強誘電体のB部品のアクティブ空間を変更する戦略は、K0.5NA0.5NBO3（KNN）を含む電気的能力の潜在的な能力を引き起こします。Bi3+とNi2+の共ドピーにより、典型的な弛緩装置強誘電体（1-x）K0.5NO0.5NBO3-XBINI2/3NB1/3O3（KNN-XBNN、0.03≤x≤0.07）は、ドーパンツ画期の組み込みのために構築されています。A-またはBサイトは構造障害を促進します。重要なことに、格子の歪みによって誘導される小さなA部品ドーパントを備えた収縮酸素octahedronにより、B部位の限られたアクティブスペースが得られます。設計戦略の恩恵を受けると、〜0.0456 m4/C2の電解係数Q33の顕著な強化が達成されます。Q33はまた、比較的良好な電界を示し、温度に依存しません。0.0512 m4/C2の巨大なQ33が100 Hzの高頻度で獲得され、燃料噴射剤の商業的アクチュエーターの要件を満たしています。このような戦略は、高性能の電気式材料の設計に役立つ可能性があります。

Electromechanical actuators with toxic lead-based electrostrictive materials dominate the market of high-precision electronics devices, so one of urgent aims becomes how to explore the new generation of ecofriendly electrostrictive materials with superior electrostriction behaviors. Herein, a strategy of modifying the active space for the B-site in lead-free relaxor ferroelectrics arouses the potential capacity of electrostriction, including K0.5Na0.5NbO3 (KNN). Through co-doping of Bi3+ and Ni2+, typical relaxor ferroelectrics (1 - x)K0.5Na0.5NbO3-xBiNi2/3Nb1/3O3 (KNN-xBNN, 0.03 ≤ x ≤ 0.07) are constructed because of the incorporation of dopants ions on the A- or B-site promotes structural disorder. Importantly, a limited active space for the B-site is obtained owing to the contracted oxygen-octahedron with smaller A-site dopants induced by lattice distortion. Benefiting from the design strategy, a remarkable enhancement of electrostrictive coefficient Q33 of ∼0.0456 m4/C2 is achieved, which is higher than those of KNN-based materials and also twice as large as those of lead based materials. The Q33 also exhibits a relatively good electric field and is temperature-independent. A giant Q33 of 0.0512 m4/C2 is gained at a high frequency of 100 Hz, meeting the requirement of some commercial actuators for fuel injectors. Such a strategy may help us design high-performance electrostrictive materials.