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  5. Coherent Precipitates with Strong Domain Wall Pinning in Alkaline Niobate Ferroelectrics
 
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2022
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Coherent Precipitates with Strong Domain Wall Pinning in Alkaline Niobate Ferroelectrics

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TUDa URI
tuda/9754
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-228921
DOI
10.26083/tuprints-00022892
Autor:innen
Zhao, Changhao
Gao, Shuang
Kleebe, Hans‐Joachim ORCID 0000-0001-8850-1771
Tan, Xiaoli
Koruza, Jurij ORCID 0000-0002-0258-6709
Rödel, Jürgen ORCID 0000-0002-8975-7741
Kurzbeschreibung (Abstract)

High‐power piezoelectric applications are predicted to share approximately one‐third of the lead‐free piezoelectric ceramic market in 2024 with alkaline niobates as the primary competitor. To suppress self‐heating in high‐power devices due to mechanical loss when driven by large electric fields, piezoelectric hardening to restrict domain wall motion is required. In the present work, highly effective piezoelectric hardening via coherent plate‐like precipitates in a model system of the (Li,Na)NbO₃ (LNN) solid solution delivers a reduction in losses, quantified as an electromechanical quality factor, by a factor of ten. Various thermal aging schemes are demonstrated to control the average size, number density, and location of the precipitates. The established properties are correlated with a detailed determination of short‐ and long‐range atomic structure by X‐ray diffraction and pair distribution function analysis, respectively, as well as microstructure determined by transmission electron microscopy. The impact of microstructure with precipitates on both small‐ and large‐field properties is also established. These results pave the way to implement precipitate hardening in piezoelectric materials, analogous to precipitate hardening in metals, broadening their use cases in applications.

Freie Schlagworte

electromechanical har...

high‐power properties...

mechanical quality fa...

niobates

precipitation

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Advanced Materials
Jahrgang der Zeitschrift
34
Heftnummer der Zeitschrift
38
ISSN
1521-4095
Verlag
Wiley-VCH
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2022
Verlags-DOI
10.1002/adma.202202379
PPN
503269719

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