隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)、精密制造和精密測(cè)量等領(lǐng)域的迅速發(fā)展和環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，無(wú)鉛壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器已成為國(guó)際上功能材料領(lǐng)域的重要科學(xué)前沿和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。KNN基陶瓷由于其具有高居里溫度、低應(yīng)變滯后和低驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)強(qiáng)度而受到了廣泛關(guān)注。最近，課題組通過(guò)利用缺陷偶極子與鐵電疇的耦合作用在KKN基陶瓷中獲得了超高應(yīng)變 (Science 2022，378, 1125)。為了進(jìn)一步提升陶瓷的應(yīng)變響應(yīng)特性和在高溫下的應(yīng)變溫度穩(wěn)定性，研究通過(guò)在壓電陶瓷體系中保持缺陷偶極子與鐵電疇強(qiáng)耦合作用的同時(shí)，利用模板晶粒生長(zhǎng)技術(shù)調(diào)控陶瓷晶粒取向，獲得了具有高度各向異性的織構(gòu)陶瓷材料，該陶瓷可分別在20 kV cm^-1和50 kV cm^-1的電場(chǎng)下獲得1500 pm V^-1和2700 pm V^-1的超高逆壓電系數(shù)，其驅(qū)動(dòng)性能可與一些壓電單晶相媲美。此外，相較于非織構(gòu)壓電陶瓷，該織構(gòu)陶瓷材料在100℃~200℃溫度區(qū)間內(nèi)具有更穩(wěn)定的應(yīng)變性能，其單向應(yīng)變變化率由61%顯著下降至35%，優(yōu)異的應(yīng)變溫度穩(wěn)定性進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用前景。

壓電陶瓷致動(dòng)器通常采用疊層形式，為了展示該無(wú)鉛陶瓷材料在多層驅(qū)動(dòng)器上的優(yōu)異適用性，研究工作利用5層厚度為0.4 mm的陶瓷薄片制備得到堆疊式壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。該器件可在40 kV cm^-1驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)強(qiáng)度下輸出11.6微米的高場(chǎng)致位移。演示實(shí)驗(yàn)表明該致動(dòng)器可成功驅(qū)動(dòng)杠桿尖端上的激光發(fā)生器，靈活調(diào)節(jié)光屏上的激光光斑位置。此外，通過(guò)調(diào)控電場(chǎng)強(qiáng)度大小可使安裝在光屏上的光敏元件輸出不同強(qiáng)度的光電壓響應(yīng)峰值。這項(xiàng)設(shè)計(jì)制備了一種兼具高應(yīng)變性能和溫度穩(wěn)定性的KNN基織構(gòu)壓電陶瓷，同時(shí)，該材料在多層驅(qū)動(dòng)器上的良好適用性使其在精密定位和光調(diào)制等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。