近日，我院田冬霞和孙富华博士团队在挠曲电效应方面取得重要进展，研究成果以“Enhanced flexoelectric response of BaHfxTi1-xO3 ceramics through polymorph phase boundary in spontaneously polarized surface”为题发表于Applied Physics Letters (中科院二区)，该期刊由美国物理联合会出版，报道应用物理领域前沿的重大发现，是国际应用物理领域上最有影响力的期刊之一。该研究成果得到了国家自然科学基金、湖北省青年科技人才晨光托举工程和清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室开放课题的资助。我院田冬霞博士为论文第一作者、刘冬阳硕士为该论文共同第一作者，孙富华博士为通讯作者，湖北师范大学光电转换材料与器件湖北省重点实验室为论文的第一通讯单位。该工作得到了中国科学技术大学初宝进教授和清华大学李敬锋教授的指导。
铁电陶瓷通常展现出高于理论值的挠曲电系数，这种现象源于多重因素。研究表明，超高挠曲电系数主要归因于极化表面层的表面压电响应，其贡献比例甚至可超过99%。在前期工作的基础上，该研究通过在BaHf0.01Ti0.99O3陶瓷的极化表面层中引入多晶型相界（PPB），实现表面压电响应的大幅提升。在室温下，陶瓷的有效挠曲电系数（μρ）达到550 μC/m；在居里温度（TC）下，其最大μρ值更是高达910 μC/m，这一数值显著优于同类型陶瓷。此外，该陶瓷表现出的高表面压电响应能够持续至接近TC，这主要得益于极化表面层中双轴应力夹持的PPB结构。本研究不仅提出了一种提升铁电陶瓷挠曲电系数的有效策略，还进一步深化了对极化表面层在挠曲电效应中关键作用的理解。
作者简介：
田冬霞，女，副教授，博士，硕士生导师。2021年6月获得中国科学技术大学材料学专业博士学位，主要从事铁电体和半导体的挠曲电和压电性能的研究。目前主持国家自然科学基金青年项目1项，湖北省教育厅青年基金1项，入选“湖北省青年科技人才晨光托举工程”，已经在Physical Review Applied, Physical Review Letters, Ceramics International, Journal of Applied Physics,Science China Materials, Acta Materialia等国际学术期刊上发表学术论文10余篇，申请专利3项。
孙富华，副教授，硕士生导师，湖北省“楚天学者”，中国硅酸盐学会微纳技术分会青年理事，黄石市知识产权专家库专家。2019年博士毕业于清华大学，主要从事热电材料的可控制备与电、热、磁学性质以及电热磁耦合机理研究。主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金、省自然科学基金等项目7项，参与国家重点研发计划、973项目、国家自然科学基金重点项目等5项，在Nat Commun、Rep Prog Phys、Nano Energy等期刊上发表SCI论文40余篇，申请专利15项，参与制定行业/团体标准4项。获湖北省科学技术进步二等奖1项，中国光学工程学会铜奖1项，中国工程科技论坛优秀青年论文奖1项，无机非金属材料高层论坛科研创意奖1项。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0269417 DOI: 10.1063/5.0269417