本项目属电工材料及电气绝缘技术基础研究领域。

功能电介质材料是一类重要的电工材料，提升其极化性能是开发先进电力设备和电子器件的关键，已成为该研究领域的重大课题。本项目系统性地获得了高性能功能电介质的极化状态与分布特征，提出了压电、介电、储能、电致应变等极化性能提升的介观机制，为开发大功率、小型化、轻量化以及绿色制造电力设备及电子器件奠定了理论基础。主要发现点有：

(1) 首次发现了高压电系数无铅功能电介质中的层级式纳米电畴极化结构，阐明了极化各向异性影响极化状态和压电性能的物理机理，提出了无铅压电材料高压电性能的介观机制，克服了传统压电材料的开发中对铅元素的依赖，为高性能压电陶瓷的无铅化开发和绿色制造提供了理论依据。

(2) 提出了通过三临界效应诱发的极化状态不均匀分布，大幅度提升功能电介质介电常数的方法。建立了基于三临界效应极化状态的热力学理论模型，阐明了三临界诱发的低势垒态是功能电介质产生高介电响应的关键，该发现可将钛酸钡基介质的介电常数提升5-6倍，突破了传统改性方法提高铁电材料介电常数的极限。

(3) 首次发现了功能电介质可逆畴壁运动的极化动态行为介观机制。提出了通过在弱极化各向异性体系中引入局域化学成分不均匀，诱发功能电介质产生可逆畴壁运动的物理机理。解决了无法兼顾强电致伸缩效应与低滞回度的内禀矛盾，为高精度低能耗电致应变材料的开发奠定了基础。