科学网—中国科学院上硅所梁瑞虹团队：通过多元B位设计，以B位为跷跷板，实现压电陶瓷多参数共提高-清华大学出版社学术期刊的博文

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2026-4-23 11:18

| 个人分类: JAC | 系统分类: 论文交流

原文出自 Journal of Advanced Ceramics ( 先进陶瓷 ) 期刊

Cite this article:

Xing Z, Peng W, Gu C, et al. Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 induced oxygen octahedral distortions and domain growth for concurrent enhancement of multiple parameters in PNN–PZT. Journal of Advanced Ceramics , 2026, https://doi.org/10.26599/JAC.2026.9221294

文章 DOI ： 10.26599/JAC.2026.9221294

ResearchGate ： Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 induced oxygen octahedral distortions and domain growth for concurrent enhancement of multiple parameters in PNN – PZT

一、 研究背景

打破 “ 鱼与熊掌 ” 的魔咒：一种压电陶瓷多参数共高的新设计思路。压电陶瓷可以将机械能转化为电能，广泛用于传感器、换能器和驱动器等领域。然而，压电陶瓷一直面临一个经典难题 “ 鱼和熊掌不可兼得 ” 。通常，希望压电陶瓷同时具备高压电系数 ( d 33 ) ，高居里温度 ( T c ) ，高机电耦合系数 ( k p ) 和低介电损耗 (tan δ ) 。遗憾的是，这些关键性能往往存在此消彼长的制约关系。如何打破这种制约，实现多个性能的同时提升，是领域内的核心挑战之一。

二、文章亮点

协同策略，一举多得。针对 “ 多参数平衡 ” 这一难题，提出并验证了一种简单而有效的策略。以多元 B 位组分为 “ 跷跷板 ” ，在保持较低介电损耗条件下，实现多项参数的优化与均衡。核心思路：诱发晶格畸变并适当促进铁电畴生长。

为实现并验证这一策略，选择具有高压电活性的 PNN-PZT 体系作为基元。选择 T c 相对较 高，半径离子略大的 PMN(Mg 2+ ) ，诱发轻微晶格畸变。将一定含量的 PMN 引入晶格后，诱发 BO 6 氧八面体畸变。这种畸变有效提高压电材料本征贡献，进而提高压电性能。

在微观结构上，压电陶瓷的性能与其铁电畴结构息息相关。过小的铁电畴结构，可能导致强烈的畴壁钉扎效应。通过适量 PMN 的引入，促进铁电畴生长。在保持铁电畴无序下，略大的畴结构可以降低畴壁密度，从而削弱畴壁钉扎效应，使铁电畴在外场 ( 电场 ) 作用下更加容易转向，这有助于 提升 k p 并降低 tan δ 。

三、意义与展望

这一策略的成功实现，为克服压电陶瓷中多个性能参数间的制约关系，提供了一种简单且有效的新思路。该设计思路不仅仅适用单一体系，更具有较强的普适性。根据实际压电基体，筛选使用合适的 B 位离子组合，进行组分设计与畴结构调控，有望在不同的压电体系中实现类似多性能参数的共同提升，从而推动高性能与高应用温度的压电材料发展。

四、作者及研究团队简介

邢子翱（第一作者） ，中国科学院上海硅酸盐研究所博士研究生，主要从事压电陶瓷及压电陶瓷纤维复合材料与器件研究。

彭巍 ( 共同通讯 ) ，中国科学院上海硅酸盐研究所，副研究员，硕士生导师。博士毕业于法国巴黎萨克雷大学，之后在德国马克思 · 普朗克固体化学物理研究所进行博士后研究，荣获深圳市海外高层次 “ 孔雀计划 ”C 类人才和中国科学院上海硅酸盐研究所所百人计划。长期从事压电陶瓷（复合）材料与器件的关键技术研究，发表 Journal of Advanced Ceramics 、 Journal of Materials Chemistry A 、 Communications Physics 等 SCI 论文 30 余篇，申请专利 8 项，制定标准 1 项。

梁瑞虹 ( 通讯作者 ) ，研究员，博士生导师，现任 中国科学院 上硅所压电陶瓷材料与器件课题组组长，所海洋无机材料与器件制造协同创新中心副主任。聚焦深地、深空、深海等领域高性能压电陶瓷材料与器件的关键技术攻关。主持了国家自然科学基金重点、国家重点研发计划课题、 中国科学院 先导专项子课题及科工局、装发、科技委等多项省部级以上项目。发表 SCI 论文 130 余篇；授权中国发明专利 22 项，制定标准 10 项。

《先进陶瓷（英文）》（ Journal of Advanced Ceramics ） 期刊简介

《先进陶瓷（英文）》于 2012 年创刊， 清华大学 主办， 清华大学出版社 出版， 清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室 提供学术支持，创刊主编为中国工程院院士、清华大学李龙土教授，主编为中国科学院院士、清华大学林元华教授、苏州国家实验室周延春教授、广东工业大学林华泰教授和哈尔滨工业大学张幸红教授。该刊主要发表先进陶瓷领域的高质量原创性研究和综述类学术论文，涉及先进陶瓷的制备、结构表征、性能评价的各个细节，尤其侧重新材料研制和先进陶瓷基础科学研究等重要方面，致力于在世界先进陶瓷领域搭建学术交流平台，引领和促进先进陶瓷学科的发展。已被 SCIE 、 Ei Compendex 、 Scopus 、 DOAJ 、 CSCD 等数据库收录。现为月刊， 2025 年发文量为 202 篇； 2025 年 6 月发布的影响因子为 16.6 ，连续 5 年位列 Web of Science 核心合集 “ 材料科学，陶瓷 ” 学科 34 种同类期刊第 1 名； 2024 年 11 月入选 “ 中国科技期刊卓越行动计划二期 ” 英文领军期刊项目； 2025 年入选中国科学院文献情报中心期刊分区表材料科学 1 区 Top 期刊。 2023 年起，本刊结束与国际出版商的合作，改由清华大学出版社自主研发、拥有自主知识产权的科技期刊国际化数字出版平台 SciOpen 独家发布，标志着该刊结束多年来 “ 借船出海 ” 的办刊模式，回归本土独立运营，也是我国优质英文期刊中最早回归国产平台的期刊之一。

期刊主页： https://www.sciopen.com/journal/2226-4108

投稿地址： https://mc03.manuscriptcentral.com/jacer

期刊 ResearchGate 主页： https://www.researchgate.net/journal/Journal-of-Advanced-Ceramics-2227-8508

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主题：压电陶瓷|O3inducedoxygenoctahedraldistortionsanddomaingrowthforconcurrentenhancementofmultipleparametersinPNN–PZT