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  5. Impact of stress-induced precipitate variant selection on anisotropic electrical properties of piezoceramics
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Impact of stress-induced precipitate variant selection on anisotropic electrical properties of piezoceramics

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TUDa URI
tuda/13161
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-292350
DOI
10.26083/tuprints-00029235
Autor:innen
Zhao, Changhao ORCID 0000-0003-3739-8406
Benčan, Andreja
Bohnen, Matthias ORCID 0009-0006-5166-1337
Zhuo, Fangping ORCID 0000-0001-5194-320X
Ma, Xiaolong ORCID 0000-0003-1392-2787
Dražić, Goran
Müller, Ralf ORCID 0000-0002-6251-6681
Li, Shengtao
Koruza, Jurij ORCID 0000-0002-0258-6709
Rödel, Jürgen ORCID 0000-0002-8975-7741
Kurzbeschreibung (Abstract)

Precipitation hardening has been recently validated as a new mechanism for domain wall pinning and mechanical loss reduction in piezoelectrics. While anisometric precipitates have high pinning strengths, there is limited knowledge about the electrical anisotropy of the precipitation-hardened piezoceramics. In the present work, we successfully orient the precipitates in Li₀.₁₈Na₀.₈₂NbO₃ piezoceramics by applying a uniaxial stress during the aging and studied its electrical anisotropy. Predicted by mechanical simulation and verified by transmission electron microscopy, it is demonstrated that the precipitate variant with its long axis perpendicular to the applied stress is energetically favored. The electrical anisotropy of the stress-assisted aged Li₀.₁₈Na₀.₈₂NbO₃ is studied by applying electrical fields parallel or perpendicular to the stress axis. The domain wall contribution to permittivity is found to vary by more than a factor of two depending on orientation. In addition, the domain walls are more difficult to be activated by increasing the temperature when the electric field is perpendicular to the stress axis. Our work highlights the precipitate variant selection induced by stress-assisted aging and the related electrical anisotropy in piezoceramics. This technique enables the precipitate orientation in piezoceramics and the utilization of its anisotropy, providing fundamental insight into precipitate-domain-wall interactions and setting the ground for leveraging precipitation hardening effect in piezoceramics.

Freie Schlagworte

Electronic devices

Ferroelectrics and mu...

Sensors and biosensor...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Fachgebiete der Mechanik > Fachgebiet Kontinuumsmechanik
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Nature Communications
Jahrgang der Zeitschrift
15
ISSN
2041-1723
Verlag
Springer Nature
Ort der Erstveröffentlichung
London
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1038/s41467-024-54230-0
PPN
53207839X
Artikel-ID
10327

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