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Diffuse multiphase coexistence renders temperature-insensitive lead-free energy-harvesting piezoceramics SCIE
期刊论文 | 2023 , 11 (7) , 3556-3564 | JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
WoS核心集被引次数: 15
摘要&关键词 引用

摘要 :

Lead-free piezoceramics with a temperature-insensitive figure of merit (FOM = d(2)/epsilon) are urgently required to build a new generation of piezoelectric energy harvesters (PEHs) that can be used for environmental protection and new energy applications. Although (K,Na)NbO3 (KNN)-based ceramics are among the most promising lead-free piezoelectric candidates, the piezoelectric charge constant (d(33)) and dielectric constant (epsilon(r)) of KNN with an individual orthorhombic (O) phase exhibit opposite change trends in a certain temperature range, resulting in FOM with poor temperature stability. To break this bottleneck, a diffuse multiphase coexistence (DMC) strategy is proposed to realize a temperature-insensitive FOM. By constructing a DMC-featured orthorhombic-tetragonal (O-T) phase boundary associated with a hierarchical domain configuration, the temperature-driven synergistic variation of d(33) and epsilon(r) was realized in the 0.965(K0.48Na0.52)NbO3-0.035(Bi0.5Li0.5)ZrO3 (KNN-BLZ) system. Benefiting from an excellent temperature-insensitive FOM, the power density of the cantilever beam-type PEH produced by KNN-BLZ obtained a record value of 865 mu W cm(-3) at 80 degrees C, which was superior to the reported value of approximately 380 mu W cm(-3) for KNN-based PEHs measured at room temperature. These results pave the way for applications of KNN-BLZ piezoceramics, and also greatly impact our understanding of the strong correlations between the thermal stability of DMC structure and temperature-dependent energy-harvesting properties.

引用:

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GB/T 7714 Xi, Kaibiao , Hou, Yudong , Yu, Xiaole et al. Diffuse multiphase coexistence renders temperature-insensitive lead-free energy-harvesting piezoceramics [J]. | JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A , 2023 , 11 (7) : 3556-3564 .
MLA Xi, Kaibiao et al. "Diffuse multiphase coexistence renders temperature-insensitive lead-free energy-harvesting piezoceramics" . | JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 11 . 7 (2023) : 3556-3564 .
APA Xi, Kaibiao , Hou, Yudong , Yu, Xiaole , Zheng, Mupeng , Zhu, Mankang . Diffuse multiphase coexistence renders temperature-insensitive lead-free energy-harvesting piezoceramics . | JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A , 2023 , 11 (7) , 3556-3564 .
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一种具有低阻高发电性能的无铅压电陶瓷材料及制备方法 incoPat
专利 | 2023-07-03 | CN202310799122.0
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种具有低阻高发电性能的无铅压电陶瓷材料及制备方法,属于无铅压电陶瓷材料技术领域。在Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3陶瓷中用低电阻率的BaSnO3取代部分的BaZrO3,在压电常数基本不变的同时,使陶瓷材料的电阻率显著降低,从而获得了极高的电流密度和功率密度,在压电能量收集器应用领域具有重要前景。

引用:

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GB/T 7714 郑木鹏 , 安帅 , 高鑫 et al. 一种具有低阻高发电性能的无铅压电陶瓷材料及制备方法 : CN202310799122.0[P]. | 2023-07-03 .
MLA 郑木鹏 et al. "一种具有低阻高发电性能的无铅压电陶瓷材料及制备方法" : CN202310799122.0. | 2023-07-03 .
APA 郑木鹏 , 安帅 , 高鑫 , 侯育冬 , 朱满康 . 一种具有低阻高发电性能的无铅压电陶瓷材料及制备方法 : CN202310799122.0. | 2023-07-03 .
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一种高介电储能性能的K1/2Bi1/2TiO3基二元无铅陶瓷材料 incoPat
专利 | 2023-07-05 | CN202310819193.2
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种高介电储能性能的K1/2Bi1/2TiO3基二元无铅陶瓷材料,属于功能陶瓷材料技术领域。通过传统固相法制备了(1‑x)K1/2Bi1/2TiO3‑xBi0.85Nd0.15FeO3的二元系无铅铁电陶瓷,其中0.06≤x≤0.15。引入的Bi0.85Nd0.15FeO3对KBT的相结构和微观局域结构进行调控,具有高储能密度、高效率和高温度稳定性,在大功率脉冲动力系统领域具有良好的应用前景。

引用:

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GB/T 7714 朱满康 , 常子亮 , 李叶欣 et al. 一种高介电储能性能的K1/2Bi1/2TiO3基二元无铅陶瓷材料 : CN202310819193.2[P]. | 2023-07-05 .
MLA 朱满康 et al. "一种高介电储能性能的K1/2Bi1/2TiO3基二元无铅陶瓷材料" : CN202310819193.2. | 2023-07-05 .
APA 朱满康 , 常子亮 , 李叶欣 , 郑木鹏 , 侯育冬 . 一种高介电储能性能的K1/2Bi1/2TiO3基二元无铅陶瓷材料 : CN202310819193.2. | 2023-07-05 .
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一种兼具高储能性能和负电容温度系数的介电陶瓷材料及制备 incoPat
专利 | 2023-03-15 | CN202310250235.5
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种兼具高储能性能和负电容温度系数的介电陶瓷材料及制备,属于多功能多层陶瓷电容器领域。化学式BaTiO3‑BaZrO3‑CaTiO3,优选20BaTiO3‑40BaZrO3‑40CaTiO3,称取适量的BaCO3、CaCO3、TiO2和ZrO2作为起始原料。高温煅烧后,研钵粉碎,再二次球磨将粉体研细,使用聚乙烯醇缩丁醛酒精溶液作粘结剂造粒,过120目筛后压制成型,保温3h排出胶体,随后在高温炉空气气氛中烧结,保温4h后,随炉自然冷却至室温。本发明有效提高了介质材料的击穿场强和电容温度线性度,同时获得高储能性能和负电容温度系数,为多功能多层陶瓷电容器介质材料设计提供了新思路。

引用:

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GB/T 7714 侯育冬 , 刘嘉成 , 于肖乐 et al. 一种兼具高储能性能和负电容温度系数的介电陶瓷材料及制备 : CN202310250235.5[P]. | 2023-03-15 .
MLA 侯育冬 et al. "一种兼具高储能性能和负电容温度系数的介电陶瓷材料及制备" : CN202310250235.5. | 2023-03-15 .
APA 侯育冬 , 刘嘉成 , 于肖乐 , 朱满康 , 席凯彪 , 郑木鹏 . 一种兼具高储能性能和负电容温度系数的介电陶瓷材料及制备 : CN202310250235.5. | 2023-03-15 .
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Stress Engineering of Perovskite Ceramics for Enhanced Piezoelectricity and Temperature Stability toward Energy Harvesting SCIE
期刊论文 | 2022 , 4 (3) , 1359-1366 | ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS
WoS核心集被引次数: 10
摘要&关键词 引用

摘要 :

Piezoelectric energy harvesting as an available technology for realizing self-powered microsensors has attracted increasing attention. However, the combination of large piezoelectricity and high-temperature stability is a huge challenge in perovskite ceramics for developing piezoelectric energy harvesters (PEHs) toward wide-temperature applications. Herein, a stress engineering strategy was proposed to address this problem by combining lattice stress and heterogeneous interface stress. Based on this concept, (Ni0.9Zn0.1) TiO3-modified Pb[(Zn1/3Nb2/3)(0.2)(Zr1/2Ti1/2)(0.8)]O-3 ceramic achieves both enhanced piezoelectricity and high-temperature stability (d(33) = 485 pC/N +/- 20%) over a wide temperature range of 24-250 degrees C, superior to the pristine counterpart and many state-of-the-art commercial lead zirconate titanate-based ceramics. This benefits from the hierarchical domains with high piezoelectric activity and temperature stability caused by stress engineering. Furthermore, the assembled corresponding PEH not only successfully drives a wireless monitoring and alarm system but also exhibits considerable power generation capacities (e.g., power density of up to 98.8 mu W/cm(3)) even at 250 degrees C. Our work may provide a pathway for developing high-performance perovskite materials with high piezoelectricity and thermal reliability toward high-temperature piezoelectric energy harvesting.

关键词 :

energy harvesting energy harvesting perovskite materials perovskite materials stress engineering stress engineering piezoelectricity piezoelectricity temperature stability temperature stability

引用:

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GB/T 7714 Yu, Xiaole , Hou, Yudong , Zheng, Mupeng et al. Stress Engineering of Perovskite Ceramics for Enhanced Piezoelectricity and Temperature Stability toward Energy Harvesting [J]. | ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS , 2022 , 4 (3) : 1359-1366 .
MLA Yu, Xiaole et al. "Stress Engineering of Perovskite Ceramics for Enhanced Piezoelectricity and Temperature Stability toward Energy Harvesting" . | ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS 4 . 3 (2022) : 1359-1366 .
APA Yu, Xiaole , Hou, Yudong , Zheng, Mupeng , Zhu, Mankang . Stress Engineering of Perovskite Ceramics for Enhanced Piezoelectricity and Temperature Stability toward Energy Harvesting . | ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS , 2022 , 4 (3) , 1359-1366 .
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一种超低温烧结的低介微波介质陶瓷及其制备方法 incoPat
专利 | 2022-12-28 | CN202211692172.0
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种超低温烧结的低介微波介质陶瓷及其制备方法,属于电子陶瓷技术领域。在CaMoO4体系中,通过引入Li2MoO4作为助烧剂,在600℃的超低烧结温度下,制备得到了一种微波介质陶瓷材料。该介质陶瓷不含有毒有害元素,具有超低烧结温度和低介电常数,在介质谐振器、滤波器、微波天线等电子元器件中具有广泛的应用前景。

引用:

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GB/T 7714 郑木鹏 , 臧沫言 , 侯育冬 et al. 一种超低温烧结的低介微波介质陶瓷及其制备方法 : CN202211692172.0[P]. | 2022-12-28 .
MLA 郑木鹏 et al. "一种超低温烧结的低介微波介质陶瓷及其制备方法" : CN202211692172.0. | 2022-12-28 .
APA 郑木鹏 , 臧沫言 , 侯育冬 , 朱满康 . 一种超低温烧结的低介微波介质陶瓷及其制备方法 : CN202211692172.0. | 2022-12-28 .
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一种基于压电颗粒与碳纳米管协同的压电三相复合材料及制备方法 incoPat
专利 | 2022-02-28 | CN202210191937.6
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种基于压电颗粒与碳纳米管协同的压电三相复合材料及制备方法,属于柔性压电复合材料领域。选取熔盐法制备的高性能锆钛酸钡钙(BCZT)陶瓷粉体作为压电相,高导电性和高力学性能的碳纳米管(CNTs)作为导电相,通过调控热压工艺参数使各相在聚偏氟乙烯(PVDF)基质中均匀随机分布,制备了BCZT/CNTs/PVDF柔性压电三相复合材料。该复合材料具有高的开路电压和短路电流,在柔性压电能量收集领域具有重要应用价值。

引用:

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GB/T 7714 郑木鹏 , 赵俊 , 武旭辰 et al. 一种基于压电颗粒与碳纳米管协同的压电三相复合材料及制备方法 : CN202210191937.6[P]. | 2022-02-28 .
MLA 郑木鹏 et al. "一种基于压电颗粒与碳纳米管协同的压电三相复合材料及制备方法" : CN202210191937.6. | 2022-02-28 .
APA 郑木鹏 , 赵俊 , 武旭辰 , 朱满康 , 侯育冬 . 一种基于压电颗粒与碳纳米管协同的压电三相复合材料及制备方法 : CN202210191937.6. | 2022-02-28 .
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一种三元钛酸铋钠基高介超宽温无铅多层陶瓷电容器介质材料及制备 incoPat
专利 | 2022-03-28 | CN202210311214.5
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种三元钛酸铋钠基高介超宽温无铅多层陶瓷电容器介质材料及制备,应用于陶瓷电容器领域。根据化学式(1‑x)(0.8Bi0.5Na0.5TiO3‑0.2Bi0.5K0.5TiO3)‑xNaTaO3,x=0.3。称取Bi2O3、Na2CO3、K2CO3、TiO2和Ta2O5作为起始原料。高温煅烧后,研钵粉碎,再二次球磨将粉体研细,使用聚乙烯醇缩丁醛酒精溶液作粘结剂造粒,过120目筛压制成型,保温3小时排出胶体,随后在高温炉空气气氛中烧结,保温2小时后,随炉自然冷却至室温。本发明操作方法简单,制备周期短,不含铅等对环境有毒有害物质。

引用:

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GB/T 7714 侯育冬 , 刘嘉成 , 于肖乐 et al. 一种三元钛酸铋钠基高介超宽温无铅多层陶瓷电容器介质材料及制备 : CN202210311214.5[P]. | 2022-03-28 .
MLA 侯育冬 et al. "一种三元钛酸铋钠基高介超宽温无铅多层陶瓷电容器介质材料及制备" : CN202210311214.5. | 2022-03-28 .
APA 侯育冬 , 刘嘉成 , 于肖乐 , 朱满康 , 郑木鹏 . 一种三元钛酸铋钠基高介超宽温无铅多层陶瓷电容器介质材料及制备 : CN202210311214.5. | 2022-03-28 .
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一种应用于宽温区内能量收集的无铅压电陶瓷材料及制备 incoPat
专利 | 2022-12-22 | CN202211660720.1
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种应用于宽温区内能量收集的无铅压电陶瓷材料及制备,属于压电陶瓷材料领域。该陶瓷材料的基体化学组成为(1‑x)(K0.48Na0.52)NbO3‑x(Bi0.5Li0.5)ZrO3, 其中x的数值为0.00~0.04,优选其中x数值为0.035的材料体系。按相应计量比配料,采用湿磨、烘干、造粒、压制成型、烧结步骤制备样品。本发明实现了无铅压电能量收集器在宽温区具有优异的发电特性,对压电能量收集技术工业具有重大的推进作用。

引用:

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GB/T 7714 侯育冬 , 席凯彪 , 于肖乐 et al. 一种应用于宽温区内能量收集的无铅压电陶瓷材料及制备 : CN202211660720.1[P]. | 2022-12-22 .
MLA 侯育冬 et al. "一种应用于宽温区内能量收集的无铅压电陶瓷材料及制备" : CN202211660720.1. | 2022-12-22 .
APA 侯育冬 , 席凯彪 , 于肖乐 , 朱满康 , 郑木鹏 . 一种应用于宽温区内能量收集的无铅压电陶瓷材料及制备 : CN202211660720.1. | 2022-12-22 .
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一种压电颗粒在高填充量下取向排布的压电复合材料及制备方法 incoPat
专利 | 2022-03-04 | CN202210207759.1
摘要&关键词 引用

摘要 :

一种压电颗粒在高填充量下取向排布的压电复合材料及制备方法,属于柔性压电复合材料领域。使用BCZT@Cu异质结粉体作为压电相,以PDMS作为基质,结合介电泳技术制备了压电颗粒在高填充量下具有取向排布微结构的BCZT@Cu/PDMS压电复合材料。由于所附着的Cu纳米粒子提供了额外的介电泳力,促使BCZT@Cu粉体在更高的填充量下仍能在PDMS基质中实现良好的取向排布。从而在保留压电复合材料良好柔韧性的同时,进一步提升了其g33以及灵敏度。

引用:

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GB/T 7714 郑木鹏 , 高鑫 , 朱满康 et al. 一种压电颗粒在高填充量下取向排布的压电复合材料及制备方法 : CN202210207759.1[P]. | 2022-03-04 .
MLA 郑木鹏 et al. "一种压电颗粒在高填充量下取向排布的压电复合材料及制备方法" : CN202210207759.1. | 2022-03-04 .
APA 郑木鹏 , 高鑫 , 朱满康 , 侯育冬 . 一种压电颗粒在高填充量下取向排布的压电复合材料及制备方法 : CN202210207759.1. | 2022-03-04 .
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