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锆钛酸铅反铁电晶体中三临界现象及局部结构与性能关系的研究

批准号:
12074304
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张楠
依托单位:
学科分类:
铁电与多铁体系
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张楠

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
反铁电钙钛矿材料在储能、换能和致动等方面具有较高的应用价值,同时围绕这一类型材料的晶体结构演化,存在如反铁电现象产生机制和反铁电-铁电相变等一系列基础科学问题,使得这类材料具有广泛的基础和应用研究价值。本项目计划针对室温下为反铁电相的富锆组分锆钛酸铅晶体,结合申请人前期工作基础,利用晶体学领域快速发展的全散射和漫散射等技术,对其开展长程和短程有序结构研究,尤其厘清升温过程中中间相的发生过程和机理,从而深入研究此相变过程中反铁电相与铁电相的竞争关系以及反铁电相的稳定机理;此外研究这一组分附近的三临界现象,以及由此可能带来的电性能的急剧升高,从而从结构变化角度理解钙钛矿材料三临界现象的产生,以及局部结构演化对物理性能的影响机制,并拓展相关材料的应用前景。
英文摘要
Antiferroelectric perovskite materials have high application values in energy storage, energy conversion, actuation, and other electrical devices. Meanwhile, there are a series of fundamental scientific discussions about the evolution of crystal structures of this type of material, such as the mechanism of occurrence of antiferroelectricity and the antiferroelectric-ferroelectric phase transition. .Aiming towards zirconium-rich lead zirconate-titanate crystal which is antiferroelectric at room temperature, based on the applicant's previous research, we propose to study their long-range and short-range ordered structures, using rapidly developing techniques in the field of crystallography such as total scattering and diffuse scattering. We plan to focus on the process and occurrence mechanism of the intermediate phase, so as to further study the competition between AFE and FE states and the mechanism of AFE stabilization during phase transition. Besides, the structure of the tricritical behavior and the ultra-high electrical properties will also be studied around these compositions in order to understand the existence of tricritical behavior from a structural point of view and to clarify the impact of local-structures on the physical properties, and to expand the application perspective of related materials.
以锆酸铅和富锆组分锆钛酸铅为代表的反铁电钙钛矿是一类具有独特超结构的材料,由于其特殊结构导致的反铁电性能使其在储能、换能和存储等方面具有较高的应用价值,同时围绕这一类型材料的晶体结构演化,存在如反铁电现象产生机制和反铁电-铁电相变等一系列基础科学问题,使得这类材料具有广泛的基础和应用研究价值。本项目对富锆组分锆钛酸铅单晶的一系列多尺度结构问题及潜在应用开展了系统和深入的研究,主要研究内容包括:对学界有争议的中间相的多尺度结构研究,对反铁电结构和铁电结构在一系列组分中的分布特征、相变规律及外场调控规律的研究,以及对反铁电晶体的畴结构、反相畴壁的局部结构和外场调控规律的研究。研究厘清了一系列反铁电铁电相界组分晶体中的多尺度晶体结构特征及变温相变规律,发现相界处在室温为反铁电结构和铁电结构的共存,相界处反铁电结构的相变存在滞回,并由此探索和发现了一系列奇特的物理性能,并由此出发进行陶瓷的设计和性能调控,实现了对结构-性能关系的丰富、发展和验证、应用;确认了反铁电晶体的反相畴壁具有宏观极性,并发现该极性起源于局部的亚铁电型阳离子位移,发现了反相畴壁的密度和极性的电场和应力调控规律,为反铁电晶体中的反相畴壁功能化开辟了道路;厘清了中间态的多尺度晶体结构、特别是局部结构及其相变过程,首次在基于X射线的单晶漫散射实验中发现了非公度调制结构存在的证据,发现中间态存在多种超结构组元在局部结构尺度的共存和竞争。本项目为反铁电材料的基本结构、相变机理和物理性能产生机制等方面的基础研究作出了贡献,同时基于对外场调控相变、极性畴壁等的研究为铁性材料中能量存储及转化,以及功能畴壁的开发、调控和应用开辟了新的道路。
功能铁性晶体中的相共存和无应变边界现象研究
  • 批准号:
    12161141012
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    199万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张楠
  • 依托单位:
TFAP4新靶MECP2通过IGF1R-AKT和Notch1-MMPs通路促进口腔鳞状细胞癌进展
  • 批准号:
    82103119
  • 项目类别:
    青年科学基金项目(C类)
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张楠
  • 依托单位:
TFAP4新靶MECP2通过IGF1R-AKT和Notch1-MMPs通路促进口腔鳞状细胞癌进展
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张楠
  • 依托单位:
弛豫铁电压电材料的温度-电场准同型相界研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    15万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张楠
  • 依托单位:
国内基金
海外基金