本报讯（通讯员/金明革）近期，材料学院戴叶婧教授、李斌教授团队在Physical Review Letters、Science Advances和Acta Materialia等国际知名期刊连续发文，通过缺陷偶极子的设计，实现了缺陷偶极子与铁电畴及自发极化之间的强相互作用。通过采用传统受主掺杂或空位缺陷等设计工艺，成功获得了压电陶瓷在电场下的超高机电响应，同时直接观测到了新颖的电致弯曲效应，并揭示了其产生机制。该系列研究工作为缺陷偶极子调控高性能压电材料提供了有效的策略，同时建立了陶瓷表面层中缺陷偶极子对电致弯曲效应的作用模型，为未来智能传感器和精密驱动器件的研发奠定了理论和实验基础。
缺陷偶极子的取向优化策略
针对缺陷偶极子在形成过程中取向偏离极化方向的问题，研究团队提出“极化-老化-再极化”的策略，使缺陷偶极子的取向与极化方向尽可能一致，从而显著增强了其对铁电畴的钉扎效应。
自发极化与缺陷偶极子
相互作用的强化机制
为增强缺陷偶极子与自发极化之间的相互作用，团队设计了<110>取向的缺陷偶极子。这一设计不仅提高了压电陶瓷的电致应变，还发现缺陷偶极子引起的超高表观应变存在明显的厚度效应，为理解缺陷偶极子在材料中的分布及其在电场下的响应行为提供了新的启示。
电致弯曲效应的发现和机制
在上述研究的基础上，为了探讨表观电致应变的厚度依赖性，研究团队创新性地引入激光扫描测振技术，首次直接观察到了薄KNN陶瓷样品在电场下的实时形变行为。令人惊讶的是，陶瓷在电场下并未出现传统的均匀拉伸变形，而是表现出一种新颖的弯曲变形。在交变电场下，陶瓷显示出不同方向的交替弯曲（可控凸-凹变形）。通过分析，研究团队发现缺陷偶极子在陶瓷表面层更易于形成，且取向朝内的缺陷偶极子具有较低的缺陷形成能，趋向于朝向陶瓷内部。因此，表面层缺陷偶极子在外电场下产生的不对称响应所造成的应力差异，从而引发了陶瓷的弯曲。这种弯曲变形是所观察到的大表观应变的原因，揭示了超高电致应变的物理本质。
电致弯曲效应是继压电效应、铁电效应、挠曲电效应等物理效应之后，又一新的力-电耦合现象，同时也是对凝聚态物理以及电介质物理领域的重要补充与完善，有望在智能感知和柔性电子器件领域产生重要应用。