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Accès ouvert déclaré 2025 article

Ultrahigh current output performance in piezoelectric energy harvesters enabled by phase boundary–bandgap synergistic engineering

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2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn, us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

With the rapid expansion of the Internet of Things, piezoelectric energy harvesting has become essential for sustainable self-powered microsystems. However, achieving sufficient output current under operating conditions remains a persistent challenge. Herein, a phase-boundary and bandgap co-engineering strategy is implemented for potassium sodium niobate-based ceramics by incorporating BiFeO3 into 0.97(K0.5Na0.5)(Nb0.96Sb0.04)O3-0.03(Bi0.5Na0.5)0.85(Li0.5Nd0.5)0.15ZrO3. This induces a rhombohedral-tetragonal phase boundary that establishes nanoscale multiphase coexistence alongside an elevated average polarization displacement, enabling an exceptional piezoelectric coefficient. Simultaneously, ultralow resistivity is achieved through the lower bandgap resulting from BiFeO3 incorporation. This design achieves ultrahigh current density (50 μA/cm2) and power density (860 μW/cm3). Atomic-resolution structural analyses reveal that continuous rotation of the polarization vector, promoted by multi-directional polar states and high-density multiscale nanodomains, suppresses polarization anisotropy and domain-wall pinning, thereby synergistically amplifying piezoelectric responses. Concurrently, narrow-bandgap BiFeO3 doping elevates oxygen-vacancy concentration, lowering the conduction-band minimum and narrowing the bandgap, further reducing resistivity. The authors propose a phase-boundary and bandgap co-engineering strategy by incorporating BiFeO3 into 0.97(K0.5Na0.5)(Nb0.96Sb0.04)O3-0.03(Bi0.5Na0.5)0.85(Li0.5Nd0.5)0.15ZrO3, greatly improving the output current performance.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Ultrahigh current output performance in piezoelectric energy harvesters enabled by phase boundary–bandgap synergistic engineering
Date Crossref
10/12/2025
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

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