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上海硅酸盐所在无机光致伸缩材料研究方面取得新进展

日期: 2025-03-31
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光致伸缩效应是材料在光照下产生非热形变的现象,能够将光能直接转化为机械能,在光机电领域具有重要应用前景。目前研究人员已在半导体、铁电材料、液晶高分子及杂化钙钛矿等多种体系中观察到该效应,但不同材料的机理和性能差异显著。迄今为止,多数无机固体材料的光致伸缩强度普遍低于0.01%,相较铁电材料的电致应变(>0.1%)存在数量级差距,难以满足实际应用需求。开发高性能无机光致伸缩材料,成为该领域长期以来的核心挑战。在前期研究中,中国科学院上海硅酸盐研究所易志国研究员团队首次在钒酸铅(Pb3V2O8)陶瓷中发现光诱导相结构演变的现象,并伴随着高达0.4%的显著光致伸缩响应,性能媲美压电材料的逆压电效应(Matter 2023, https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.09.028)。但是,在Pb3V2O8陶瓷中实现光致相变需要极大的光强,导致光致伸缩效率较低,同时,样品的光热效应也非常显著,辐照区域温度高达60 ℃以上,进而导致光致相变和光致伸缩现象的机理分析更为复杂,也不利于光致伸缩器件的开发设计。


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