锆掺杂钛酸钡基陶瓷中铁电-弛豫型相变及其对电热效应的影响

来自国内的研究人员针对Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)取代的BaTiO3(BT)基固溶体相变温区窄、转变温度高的问题，通过锆掺杂调控0.7BT-0.3NBT体系的相变行为，发现4-5 mol% Zr掺杂可使体系呈现典型弛豫特性，并将显著电热响应温区扩展至45°C，为电致冷却器件设计提供了新材料策略。

　　

研究表明，掺锆(B位替代0-5 mol%)可显著降低0.7BT-0.3NBT固溶体的晶格四方度和居里温度。所有样品均呈现符合Vogel-Fulcher关系的弛豫特性(relaxor-like characteristics)，但在低锆掺杂(0-3 mol%)时仍保留冷却过程中的铁电相自发转变。当锆掺杂量达到4-5 mol%时，体系完全转变为典型弛豫体(canonical relaxor behavior)，这种相变特性的转变使材料在更宽温域内保持显著电热响应——4%锆掺杂样品在0.77K的ΔT值基础上实现了约45°C的宽温域(T_span)电热效应，这为开发高效电热冷却器件提供了新的材料设计思路。