宾夕法尼亚州立大学科研团队通过改进铌酸钾钠压电材料的结构与化学特性，开发出具有热稳定性和抗疲劳性的新型无铅压电陶瓷。该材料在保持良好压电性能的同时具备更低密度，为振动能量收集技术提供了新的材料选择。

研究团队在KNN材料成分中添加磁性元素锰，并通过热处理工艺控制晶粒定向生长，增强了材料的机械强度与压电响应。论文第一作者阿曼·南达表示："我们可以将压电能量收集器放置在舞池、走廊、桥梁或停车场下方，以收集这些机械振动产生的能量。由于我们研发的KNN材料轻巧，我们还可以将其应用于飞机。"这种无铅压电材料在实验室测试中表现出与传统含铅材料相当的能量收集能力。

该研究成果发表于《Small》期刊，展示了无铅压电材料在能量收集领域的应用潜力。共同通讯作者、工程科学与力学教授迈克·拉纳根指出："阿曼通过添加特定元素优化了材料，从而改善了其性能。他通过改变成分和合成方法，在改进化学性质方面做了大量工作。"研究人员通过控制合成温度范围实现了晶粒单向生长，提升了材料的功能特性。

这种新型无铅压电材料除能量收集外，还可应用于传感器制造与生物医学领域。共同通讯作者、材料科学研究教授贝德·普德尔表示："由于无铅材料具有生物相容性，我们基于KNN的新型材料也为将这些材料制成的器件集成到生物医学应用中提供了可能。"研究团队下一步将重点测试该材料在具体应用场景中的性能表现。

更多信息：Aman Nanda 等人，《具有高热稳定性和电品质因数的织构化无铅陶瓷》，Small(2025)。期刊信息：小型