Evolução de Piezoelétricos à Base de Chumbo para Piezoelétricos Sem Chumbo: Engenharia de Redes, Domínios, Limites e Defeitos Levando a uma Resposta Gigante

Os materiais piezoelétricos são conhecidos pela humanidade há mais de um século, com numerosos avanços feitos tanto nos entendimentos científicos quanto nas aplicações práticas. Nas últimas duas décadas, em particular, a pesquisa sobre piezoelétricos tem sido impulsionada pela demanda tecnológica em constante mudança e pelo impulso em direção a uma sociedade sustentável. Assim, "piezoelétricos sem chumbo" ambientalmente amigáveis emergiram na expectativa de substituir os equivalentes à base de chumbo com desempenho pelo menos comparável. No entanto, ainda existem obstáculos a serem superados para a realização deste objetivo, enquanto os esforços nessa direção já parecem culminar. Portanto, novas estratégias estruturais precisam ser projetadas para abordar essas questões e para novos avanços neste campo. Aqui, várias estratégias para melhorar as propriedades piezoelétricas em sistemas sem chumbo, com contexto fundamental e histórico, e da escala atômica à macroscópica, são exploradas. Os principais desafios atualmente enfrentados na transição de piezoelétricos à base de chumbo para piezoelétricos sem chumbo são identificados e marcos chave para futuras pesquisas nesse campo são sugeridos. Estes incluem: i) decodificação dos mecanismos fundamentais; ii) resposta piezorresistente estável a altas temperaturas; e iii) composição amigável à fabricação e ajustável. Também são fornecidas percepções estratégicas e diretrizes gerais para o design sinérgico de novos materiais piezoelétricos para obter uma grande resposta piezoelétrica.