通过高熵策略揭示(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-x(BiNaBaSrZn)0.2TiO3复合体系中的可调机电性能

《ACS Applied Electronic Materials》：Unveiling the Adjustable Electromechanical Properties in (1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-x(BiNaBaSrZn)0.2TiO3 Composite System through High-Entropy Strategy

通过引入高熵成分调控Bi0.5Na0.5TiO3基体材料，研究证实高熵配比30%时其压电系数d33和平面机电耦合系数kp分别提升1.5倍和1.9倍，同时揭示了高熵 disorder对相变结构的动态影响机制。

　　

具有钙钛矿结构的Bi_0.5Na_0.5TiO₃（BNT）因其内在的弛豫特性而被视为未来机电设备的重要无铅候选材料。通过构建和调控BNT中的弛豫边界，有望提升其机电性能，例如压电系数（d₃₃）和平面机电耦合系数（k_p）。然而，机电性能与构建弛豫边界过程中产生的综合效应之间的关联仍需进一步研究。高熵策略无疑是探索弛豫与机电性能之间结构-性能物理关系的另一个途径，因为这一策略涉及多种维度效应，如强烈的无序性、显著的晶格畸变以及缓慢的扩散过程。本研究将（BiNaBaSrZn）_0.2TiO₃中的高熵成分定量引入传统的铁电BNT基体中，以有效调控其微观结构、形貌和机电性能。加入高熵成分显著增加了材料的无序程度，并伴随着从菱形相到菱形/四方相再到菱形相的逐步转变过程。当高熵比例为30%时，室温下的d₃₃和k_p值分别达到了122 pC/N和0.434，约为BNT原始材料的1.5倍和1.9倍。这项工作从高熵策略的角度探讨了BNT基材料的机电性能调控机制，为无铅电介质的性能提升提供了更多方法，并为设计基于BNT的机电材料奠定了实验基础。