東南大學熊仁根團隊Science: 具備超高壓電響應性能的有機-無機鈣鈦礦鐵電體

【引言】

傳統的壓電材料如壓電陶瓷存在著加工溫度高、無機械柔性以及含有有毒成分等缺點，極大地限制了壓電材料的應用發展。而分子壓電體具有輕量、機械柔性、加工溫度低等特點，其加工制備也非常簡單環保，可作為理想的壓電材料。然而至今為止還未發現壓電系數（d₃₃）可與鈦酸鋇（BTO）等壓電陶瓷相當的分子壓電體。

【成果簡介】

東南大學的熊仁根教授與游雨蒙教授，美國托萊多大學的Yanfa Yan教授以及中國科學院深圳先進技術研究院的李江宇教授（共同通訊作者）報道發現了一種單相有機-無機鈣鈦礦壓電體Me₃NCH₂ClMnC_l3(TMCM-MnCl₃)。這鐵電晶體展現出了優異的壓電響應性能（d₃₃ =185 pC/N），與BTO的壓電系數（d₃₃ =190 pC/N）十分接近。而其相變溫度T_c也達到了406K，可在室溫合成并且無毒性金屬成分，這些特點都使得該種鐵電晶體在醫學、微機械等領域擁有廣闊的應用前景。該工作以 “An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response”為題發表在2017年7月21日出版的Science上。

【圖文導讀】

圖1：TMCM-MnCl₃晶體結構的熱變化

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圖2：TMCM-MnCl₃的鐵電及其他相關特性

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圖3：TMCM-MnCl₃的微觀鐵電/壓電特性

【文獻信息】

An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response（Science, 2017, DOI: 10.1126/science.aai8535）

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