近日，中科院上硅所陶瓷材料智能化研究部周志勇研究员团队在新型多孔压电陶瓷研制方面取得进展，通过自组装成孔工程（SAP）解耦了传统器件压电和机械性能之间的制约。 

论文地址：https://doi.org/10.1002/adfm.77890

自组装造孔工程的示意图及实验实现

多孔压电陶瓷的实际应用长期以来一直受到孔隙率与其压电和机械性能之间固有权衡的制约（孔隙的引入往往以压电活性和机械强度的显著降低为代价）。现有的成孔技术（如烧结聚合物法、冷冻铸造法和增材制造技术），无法实现这些性能的协同优化。

项目团队提出了一种自组装成孔工程（SAP），该方法利用化学反应过程中反应物与产物之间的密度差异，实现孔隙的自发形成。得益于SAP诱导的晶格软化、畴细化以及显著的残余应力，所制备的多孔铋层状Ca_0.94Bi_4.06Ti₄O₁₅ (Bi-CBT) 陶瓷具有30% 的孔隙率，并表现出优异的综合性能。压电系数d33达到23.1pC/N，在25℃–525℃ 的宽温度范围内变化不超过±15%，同时具有优异的抗压强度（25℃时为558MPa，600℃时为276MPa）和低热导率（25℃ 时为0.57W.m⁻¹ K⁻¹）。

更重要的是，自组装成孔工程（SAP）在不同材料体系中展现出广泛的通用性。通过SAP制备的孔隙钙钛矿结构BaTiO₃实现了0.32m⁴/C²的超高有效电致伸缩系数，为结构-功能一体化陶瓷的可规模化生产提供了一条通用且低成本的途径。

编译整理 YUXI