金属材料强度国家重点实验室

11月27日，记者在西安交大科研成果发布会上获悉，我校多学科材料研究中心主任、金属材料强度国家重点实验室首席科学家，日本国立材料研究院铁性物理研究室主任任晓兵博士率领的研究小组近日报道了一种对环境无害的无铅压电材料：锆钛酸钡钙，其压电性能超越了全世界使用了长达半个世纪、但对人体和环境有害的核心压电材料—锆钛酸铅（PZT）陶瓷。该成果近日将在物理学界权威学术刊物《物理学评论快报》（Physical Review Letters）上发表, 西安交大多学科材料研究中心、电力设备电气绝缘国家重点实验室博士研究生刘文凤为该文第一作者。

迄今为止，这是无铅压电材料首次在压电性能上超越锆钛酸铅陶瓷。与此同时，任晓兵小组提出了有效提高压电性能的理论，这对开发高性能无铅压电材料指明了重要方向并提供了一套有效方法。该项研究成果不仅是无铅压电材料领域的突破，而且可能由此引发长期依赖有害的锆钛酸铅的工业界向无铅压电材料的变革。

任晓兵教授提出了一个形成大压电效应的新理论，该理论表明：大压电性能与铅并无必要联系，锆钛酸铅只是满足了该理论的要求的一个体系，所有满足该理论要求的体系都可以产生大的压电性。基于该理论该研究小组设计开发了一种新的无铅压电材料：锆钛酸钡钙。他们的研究结果显示：该无铅压电材料具有令人惊异的压电性能，压电系数高达620皮库仑/牛顿，这超过了锆钛酸铅的性能（250-590皮库仑/牛顿）。这是50多年来无铅压电材料的性能首次超越压电材料的经典体系—锆钛酸铅。这项成果对无铅压电材料的研究开发具有重要意义，它不仅研发出一种可以和锆钛酸铅相媲美的对环境无害的压电材料，更重要的是指出了开发大压电性能材料的新方法。该方法可望导致今后出现更多更好的无铅压电材料，从而引发长期使用有害的锆钛酸铅的工业界向无铅压电材料的变革。

该项研究得到了国家自然科学基金与“973计划”项目以及国家外专局/教育部首批学科创新引智（111）计划项目的支持。

新华社、中国新闻社、中国日报、经济日报、中国经济时报、科学时报、香港大公报、香港文汇报、科学中国人（杂志）、陕西日报、陕西人民广播电台、西安日报、西安晚报、西安人民广播电台、西安电视台、西安教育电视台、三秦都市报、华商报、城市经济导报、陕西新闻网等新闻媒体参加了发布会。

文章作者：新宣
摄影记者：王毓安