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压电材料广泛应用于传感器、致动器和换能器等机电转换领域.然而,传统压电材料普遍存在压电性能有限(压电系数d33 <4000 pC N-1)以及性能与工作温度之间相互制约的难题.本研究提出了一种基于挠曲电效应的压电超材料设计策略,有效突破了这一瓶颈.通过还原气氛烧结工艺,我们将BaTiO3陶瓷的挠曲电响应提升至目前报道最高值的25倍以上.制备所得的BaTiO3压电超材料展现出超过20000 pC N-1的有效压电系数,且在高于居里温度的条件下仍未发生退极化现象.巨大的机电响应主要源于烧结过程中形成的缺陷不均匀性所诱导的自发极化表面层的压电效应及负电容放大效应.该研究为开发兼具高压电性能和高温稳定性的新型功能材料提供了新的思路与理论支撑.
