清华大学官网报道，受制于压电材料Qm与d33此消彼长的制约关系，KNN陶瓷的大功率输出一直难以有效提高。为此，研究团队提出了利用调节氧空位浓度协同优化压电陶瓷各项优值参数的新策略，成功实现了在d33几乎保持不变的基础上Qm提升60%以上。高分辨透射电镜原子像表明，氧空位会引起晶格畸变与应力失配，可在保持本征压电贡献的同时抑制畴壁运动，从而有效平衡压电材料的Qm与d33。此外，该方法不引入受主离子，故而消除了受主掺杂改性方法中缺陷偶极子翻转带来的本征损耗。基于脉冲驱动法的大功率测试结果显示，经过氧空位优化的KNN陶瓷，其Qm在大功率工况下的服役稳定性明显优于目前报道的同类材料。这项研究为今后功能材料的缺陷设计和性能调控提供了新的思路，在水声探测、先进制造、健康医疗等领域有着重要的应用价值。上述成果以“无铅压电材料单一氧空位硬化”（Isolated-Oxygen-Vacancy Hardening in Lead-FreePiezoelectrics）为题，发表在国际知名期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。