Machine-Learning-Assisted Composition Design of High-Entropy CaBi 4 Ti 4 O 15 -Based Piezoceramics with Ultrahigh Piezoelectricity

材料科学 压电 表征(材料科学) 陶瓷 Boosting(机器学习) 压电系数 纳米技术 极化 铁电性 复合材料 失真(音乐) 格子(音乐) 化学成分 工作(物理) 作文(语言) 化学工程
作者
Yangyang Zhou,Chun Guo,Zhiyong Zhou
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (2): 4057-4066
标识
DOI:10.1021/acsami.5c20926
摘要

High-entropy strategy presents a promising approach for enhancing the piezoelectric properties of bismuth layer-structured ferroelectrics, yet the vast compositional space poses significant challenges for traditional trial-and-error methods. In this work, a machine learning (ML)-assisted design strategy is proposed to accelerate the discovery of high-performance, high-entropy CaBi4Ti4O15 ceramics. Based on a small data set containing 114 compositions, seven key elements closely related to the piezoelectric coefficient (d33) were identified through feature engineering. Using the eXtreme Gradient Boosting regression model, the d33 values of 22500 candidate compositions were predicted, thereby guiding the synthesis of Ca1-x(Na1/6Bi1/6Li1/6Ce1/6K1/6Bi1/6)xBi4Ti3.9(Nb1/2Mn1/2)0.1O15 ceramics. The optimal composition (x = 0.3) achieved a record-high d33 of 28.1 pC/N, along with outstanding temperature stability (93% retention after 500 °C annealing). Structural characterization indicates that the high-entropy-induced chemical disorder promotes the formation and switching of nanodomains. On the other hand, the significant lattice distortion it induces enhances the spontaneous polarization, with both aspects synergistically improving the piezoelectric performance. This work demonstrates the effectiveness of ML in navigating complex composition-performance relationships in high-entropy piezoceramics and provides a viable route for designing piezoelectric materials with superior integrated performance for high-temperature applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Yang完成签到,获得积分20
1秒前
wan完成签到,获得积分10
1秒前
ygy完成签到,获得积分10
2秒前
NinjiaQiu完成签到 ,获得积分10
2秒前
货哈货哈完成签到,获得积分10
2秒前
浅影完成签到 ,获得积分10
3秒前
czx发布了新的文献求助10
4秒前
czx发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
CipherSage应助淡然钢铁侠采纳,获得10
6秒前
su应助青于采纳,获得10
6秒前
桐桐应助gnomeshgh采纳,获得10
6秒前
czx发布了新的文献求助10
7秒前
czx发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
wzzx完成签到,获得积分10
8秒前
1199完成签到 ,获得积分10
9秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
czx发布了新的文献求助10
10秒前
机灵梦菲完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
晴空发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
czx发布了新的文献求助10
13秒前
czx发布了新的文献求助10
14秒前
五千多去发布了新的文献求助10
14秒前
DW应助Cedris采纳,获得10
14秒前
14秒前
路路完成签到 ,获得积分10
16秒前
czx发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
17秒前
干饭完成签到,获得积分10
17秒前
壹米完成签到,获得积分10
18秒前
迅速冬瓜发布了新的文献求助10
20秒前
TOT完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
A Psychological Understanding of Criticism and Mental Health 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7750930
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9298459
关于积分的说明 20246346
捐赠科研通 7333133
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309783
关于科研通互助平台的介绍 2461331
邀请新用户注册赠送积分活动 2322324