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Lead‐free (K,Na)NbO3‐based ceramics with high optical transparency and large energy storage ability

自然键轨道 透明陶瓷 材料科学 微观结构 陶瓷 透射率 光学透明度 铁电性 相(物质) 矿物学 分析化学(期刊) 光电子学 冶金 密度泛函理论 化学 电介质 计算化学 有机化学 色谱法
作者
Qizhen Chai,Dong Yang,Xumei Zhao,Xiaolian Chao,Zupei Yang
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:101 (6): 2321-2329 被引量:143
标识
DOI:10.1111/jace.15392
摘要

Abstract Highly transparent lead‐free (1‐ x )K 0.5 Na 0.5 NbO 3 – x Sr(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 (KNN– x SZN) ferroelectric ceramics have been synthesized via a conventional pressureless sintering method. All samples are optically clear, showing high transmittance in the visible and near‐infrared regions (~70% and ~80% at 0.5 mm of thickness, respectively). This exceptionally good transmittance is due to the pseudo‐cubic phase structure as well as the dense and fine‐grained microstructure. In addition, a high energy storage density of 3.0 J/cm 3 has been achieved for the 0.94K 0.5 Na 0.5 NbO 3 –0.06Sr(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 ceramics with submicron‐sized grains (~136 nm). The main reason is likely to be the typical relaxor‐like behavior characterized by diffuse phase transition, in addition to the dense and fine‐grained microstructure. This study demonstrates that the 0.94K 0.5 Na 0.5 NbO 3 –0.06Sr(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 ceramic is a promising candidate of lead‐free transparent ferroelectric ceramics for new areas beyond transparent electronic device applications.
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