Stabilized Ferroelectric NaNbO<sub>3</sub> Nanowires for Lead-Free Piezoelectric Nanocomposite Applications
Notice bibliographique
Résumé
Ferroelectric nanomaterials often suffer from severe polarization loss compared to their bulk due to a size-induced alteration in their crystalline structure, making them inefficient for piezoelectric applications. Discovering nanomaterials with efficient piezoelectric properties is therefore a challenging task. We report here a direct observation of a single-phase ferroelectric structure with stripe domains stabilized by size-induced thermal residual stress in NaNbO 3 nanowires (NWs) and demonstrate their excellent efficiency for lead-free piezoelectric nanocomposites. Polymer composites containing NaNbO 3 NWs exhibit piezoelectric coefficients and figure-of-merit values comparable to those of KNbO 3 NWs and approximately 9 and 100 times higher, respectively, than those of the reference devices using competing BaTiO 3 NWs. The remarkable performance of NaNbO 3 NWs compared to BaTiO 3 NWs contradicts the ranking of bulk properties, claiming that NaNbO 3 ceramics are significantly less active than BaTiO 3 . However, this counterintuitive behavior can be well understood if we consider structure modifications of these materials at the nanoscale, with a size-induced antiferroelectric-to-ferroelectric transition in NaNbO 3 NWs and ferroelectric-to-paraelectric transition in BaTiO 3 NWs. These findings are further supported by second harmonic generation characterizations, revealing substantially stronger second harmonic intensities for NaNbO 3 and KNbO 3 NWs compared to BaTiO 3 NWs. Our work confirms the critical role of structural properties in the macroscopic piezoelectric performance of nanomaterials beyond the ranking of the bulk properties. With their scalable synthesis and high aspect ratio, ferroelectric NaNbO 3 NWs hold great promise for the large-scale production of efficient, lead-free piezoelectric nanocomposites.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».