[发明专利]一种基于弛豫铁电相变的电场调控热膨胀行为的方法

摘要

本发明公开了一种基于弛豫铁电相变的电场调控热膨胀行为的方法，该方法首先选择一种在降温过程中发生能够引起体积膨胀的铁电相变的基体铁电材料，掺入缺陷。当掺杂浓度超过临界值时，材料发生弛豫铁电相变。一部分高温顺电相转变成纳米尺寸铁电畴，产生体积膨胀；剩余的部分不发生结构变化，在降温过程中体积收缩。对此弛豫铁电材料加电场，纳米尺寸铁电畴数量和大小随着外加电场的增加而增大，纳米尺寸铁电畴引起的体积膨胀效应也增加。相反，不发生结构变化的基体的体积收缩效应逐渐减小。因此，通过改变外加电场来调节纳米铁电畴在材料中的体积分数，以调节上述体积膨胀和体积收缩这两种相反效应的比例，从而实现对材料整体热膨胀行为的调控。

主权项

一种基于弛豫铁电相变的电场调控热膨胀行为的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）选择基体铁电材料，使基体铁电材料满足以下条件：1）基体铁电材料在降温过程中发生从高温顺电相到低温铁电相的铁电相变，并且这种铁电相变引起材料的体积膨胀；2）基体铁电材料的铁电相变由外加电场驱动发生；（2）向步骤（1）选择的基体铁电材料中进行缺陷掺杂；使充分掺杂后的基体铁电材料发生从高温顺电相到低温弛豫铁电态的相转变；（3）利用原位透射电子显微镜对高温顺电相和低温弛豫铁电态进行结构对比分析，其必须满足的条件是：弛豫铁电态中纳米尺寸铁电畴的体积比相变前对应的顺电相的体积大；（4）对此弛豫铁电材料施加不同大小的电场，通过改变材料中纳米尺寸铁电畴的数量和尺寸来调控其在升、降温过程中的热膨胀行为。