程丽乾，成慧，苗翼滢，孙怡文，张梓佩

中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京 100083

近年来，由于能源危机与环境污染问题日益严重，寻求绿色能源及绿色材料以满足可持续发展成为人类不懈追求的目标。目前，能源与材料的研究正逐渐从宏观尺寸向微纳尺寸拓展[1-4]。这是因为多种微纳尺度的驱动器、传感器等器件，在生物医用、通讯检测、建筑监测等领域有着非常重要的应用。例如，小尺寸的传感器不仅可用于对高楼、桥梁以及隧道建筑的结构监测，还能对人类自身以及动物的健康和行为进行监测[5-12]。这种微米/纳米尺度的器件都需要有与其尺寸相匹配的能量转换和收集装置。以传统的传感器为例，如光纤传感器、压阻式应变片和压电陶瓷传感器等设备复杂，成本较高。更重要的是，传感器需要外加电源供电，并要定期更换导致寿命较短，而且电源器件尺寸较大、柔性差。在这种背景下，低维压电材料因其在微纳尺度传感器系统和能量采集装置中的应用潜力而备受关注[13-16]。

众所周知，在压电材料中，锆钛酸铅[Pb(Zr，Ti)O3，PZT]表现出优异的压电性能。但有毒的铅元素对人体和环境都有很大的危害，限制了其在医疗、生物传感器等领域的应用[17-18]。因此，无铅压电材料因具有良好的生物相容性和环境友好性迅速受到广泛关注。铌酸钾钠[(K，Na)NbO3，KNN]作为无铅压电体系之一，压电性能表现优异。KNN基压电陶瓷研究的首次飞跃式发展始于2004年，Saito等[19]通过采用二维模板，成功制备了织构化KNN块体材料，其压电响应从80 pC/N提升到416 pC/N，已经达到可与软性锆钛酸铅(PZT)陶瓷性能相媲美的程度。……