无铅BNT-BZT铁电陶瓷在热能收集中的高温室温热释电特性

摘要： 热电材料因其能使热电发电机从低梯度温度热源中提取能量供便携式电子设备使用而备受关注。在室温附近具有高热电系数对高性能能量收集器至关重要，但不幸的是，这一特性通常仅在含铅铁电体中实现。本文报道通过调节Zr4+/Ti4+比例将铁电-弛豫反铁电相变点调控至室温附近，使0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Ti0.75Zr0.25)O3无铅陶瓷在室温下获得27.2×10-4 C m-2 K-1的高热电响应，其热电响应比未掺杂Zr的样品高一个数量级，甚至可与含铅热电材料相媲美。理论分析表明，引入的Zr4+可嵌入TiO6八面体晶格并破坏BaTiO3晶格的长程平移对称性，从而降低B位离子位移活化能和铁电-弛豫反铁电相变点，使BNT-BZT体系产生显著的室温热电效应。