清华大学材料学院研究团队以热压烧结并经退火处理的 KNN 陶瓷为研究对象，展示了电致应变响应与陶瓷材料厚度的特殊依赖关系，并实现了 1.9%的超高电致应变（在室温、3kV/mm、1Hz 条件下，在 100 微米的薄样品中压电常数超过 6300pm/V），相比传统 KNN 陶瓷提升了近 50 倍。团队借助同位素示踪、脉冲射频辉光放电原子发射光谱、分子动力学以及相场模拟等方法，揭示了氧空位的非均匀分布与短程跃迁在高电致应变响应中的关键作用。原位同步辐射 X 射线衍射与相场模拟结果表明，电场下非均匀分布的氧空位可引起样品表面晶胞的显著体积变化，从而导致较高的电致应变。基于此，研究团队提出了“化学压电效应”（Chemopiezoelectric effect）这一新概念，用以描述压电材料中线性压电效应、铁电畴翻转、电致伸缩以及氧空位短程跃迁共同作用下的复杂电致应变现象，该效应与氧空位浓度及其迁移能力密切相关。该研究验证了 KNN 压电陶瓷中氧空位的非均匀分布，阐释了氧空位短程迁移机制，为压电陶瓷及其他氧化物材料的缺陷-性能关系提供了新的分析视角。此外，该 KNN 压电陶瓷还展现出良好的频率稳定性、温度稳定性和抗疲劳性能，具有通过叠层技术实现在压电多层驱动器中应用的潜力。