不同粉体制备工艺对铌酸钠钾无铅压电陶瓷性能的影响

铌酸钠钾(KNN)基无铅压电陶瓷性能的提高可通过掺杂、取代和添加烧结助剂等方法来实现,还可通过适当改变陶瓷制备工艺来达到.为了探索可实用化的KNN陶瓷制备工艺,以纯KNN陶瓷的制备为例,考察了3种不同粉体制备工艺(包括传统固相反应法、原料中添加活性炭的固相反应法、以及粉体经分批预烧处理后再混合的固相反应法)对KNN元铅压电陶瓷的晶相、微观结构和电学性能的影响.实验结果表明:采用原料中添加活性炭的固相反应法制得的纯KNN陶瓷,其表面晶粒尺寸相对均一,晶界清晰,样品致密性好;所得的陶瓷样具有较好的介电、压电性能,其中d33=116pC/N,κP=0.37,e=630,tanδ=0.034,Pr=22.40μC/cm2,Ec=0.675kV/mm,Tc=405℃.     

铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制备技术新进展

碱金属铌酸盐系无铅压电陶瓷以其优越的压电性能和较高居里温度倍受关注.结合目前有关KNbO3-NaNbO3(KNN)基无铅压电陶瓷的报道,综述了近年来铌酸钠钾基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及晶粒取向等制备技术研究的新进展,并从不同方面展望了今后铌酸钠钾基无铅压电陶瓷性能研究及其制备技术上可能的进展.     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备工艺技术研究进展

基于对人类生存环境的保护和发展环境友好型材料与电子产品的要求,铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3,简写为KNN)基无铅压电陶瓷由于其具有优越的电学性能和较高的居里温度而成为目前世界范围内压电铁电材料研究的热点之一。材料制备工艺技术在材料科学技术中占有极其重要的地位。结合国际无铅压电陶瓷的研究情况,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷烧结以及陶瓷织构化等制备工艺技术上研究的新进展并展望了其发展趋势。     

铌酸钾钠无铅压电陶瓷薄膜的制备方法研究

铌酸钾钠无铅压电陶瓷薄膜具有居里温度高、机电耦合系数高、介电常数低等优点,制备方法种类繁多。综述了铌酸钾钠薄膜的制备技术,包括溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法和磁控溅射法等;讨论了铌酸钾钠薄膜各种方法的制备工艺与功能性质的关系等,指出了各种制备技术的优缺点及发展现状;最后提出了目前铌酸钾钠薄膜制备及应用中存在的一些问题及今后的发展方向。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的现状、机遇与挑战

近十年来, 铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷一直是国内外的研究热点。基于笔者的研究工作, 本文从晶体结构、性能优化、制备工艺三个方面总结了KNN陶瓷的发展现状, 并进而尝试分析了该体系在未来发展中面临的机遇与挑战。     

碳纳米管复合铌酸钠钾压电陶瓷的制备和研究

采用传统固相反应法制备了铌酸钠钾(KNN)粉体,在该粉体中添加碳纳米管(CNT)后,制备成CNT-KNN复合材料,研究了该复合材料的介电和压电性能。实验发现CNT的添加没有改变KNN压电陶瓷的晶体结构。少量的CNT添加(0.02‰(质量分数))提高了压电性能,过多的CNT(0.02‰(质量分数))会导致压电性能降低。同时发现,CNT的添加降低了样品的介电常数,介电性能明显依赖于密度关系。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备和掺杂改性研究进展

结合目前有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及陶瓷的织构化特别是反应模板晶粒取向等制备技术上研究的新进展,并比较分析了NNK、NNK-LN、NNK-LT-LS等不同的掺杂改性体系在压电性能上的差异和改进.结果显示,改进后的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷致密度高,在压电、介电等性能上均有大幅度的提高,并且出现较宽的准同型相界.最后从不同方面展望了今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在性能改进上的研究趋势及其制备技术上可能的进展.     

Li改性铌钽酸钾钠无铅压电陶瓷的研究

利用固相反应法制备了(Na _0.52 K _0.48-x Li _x)(Nb _0.86 Ta _0.10 Sb _0.04)O ₃系无铅压电陶瓷, 研究了不同Li含量(x分别为0、0.02、0.04、0.06、0.08)样品的显微结构、物相组成及电性能. 结果表明, Li含量的改变对其物相组成、压电性能、铁电性能、介电性能都有显著影响. 当Li含量x从0增大到0.04时, 其压电性能相应提高, 当Li含量x超过0.04时, 压电性能明显下降; 在x=0.04时综合性能最好, 其压电常数d₃₃高达260pC/N, 介电损耗tanδ为0.027, 平面机电耦合系数k_p值达到50%, 剩余极化强度P_r为22μC·cm^-2, 矫顽电场E_c为0.95kV·mm^-1, 居里温度为316℃. 另外, 随着Li含量增加, 该系统的矫顽电场明显增强, 居里温度有所提高.     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

铌酸盐系无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年专利分析之四

综合分析和评述了近20年的铌酸盐系无铅压电陶瓷发明专利，着重介绍了主要的铌酸盐系无铅压电陶瓷相关体系及其压电铁电性能和制备工艺技术，并展望了铌酸盐系无铅压电陶瓷今后研究和发展的几个方面。特别是对NaNbO3、Sr2NaNb5O15体系以及相关钨青铜结构体系的改性、复合和理论研究，提出了具体的建议。     

铌酸钠钾基压电陶瓷的电场诱导介电特性

采用传统的固相反应合成法制备了0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了它在不同直流偏置电场下的介电常数的频谱,并分析了直流偏置电场诱导下的相对介电常数变化值Δrε和调谐率K.随着偏置电场的增大,Δrε和K都变大,这与传统的钛酸锶钡陶瓷类的材料结果相反.同时,随着频率的增加,Δrε和K都减小.Δrε随偏置电压的增加而增大,意味着在高的电压下,样品的色散效应增大,其原因可以用空间电荷的极化理论来解释.另外,在外加偏置电压不高的情况下(3 kV/cm),就可以获得相对较大的调谐率1.17%.     

一种改性铌酸盐系无铅压电陶瓷的合成与特性研究

K0.5Na0.5NbO3(KNN)系铌酸盐是一类可能替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷.利用Ta和Sb掺杂或者取代KNN中的相关离子,在陶瓷的准同型相界(MPB)处显现出高的压电和介电性能.利用传统技术制作出一种新的致密度较高的无铅压电陶瓷(1-x)(K0.5Na0.5)(Nb0.96Sb0.04)O3-xLiTaO3(简记为KNNS-LT).所有的组分在MPB处都存在纯的钙钛矿结构,主要压电性能在MPB处达极大值,其机电耦合系数kp为40%,压电常数d33为225pC/N,居里温度Tc为355℃.     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷研究近期进展

钛酸铋钠(分子式是Bi0.5Na0.5TiO3,简写为BNT)基无铅压电陶瓷性能优良,但与铅基陶瓷相比还有相当的差距,其性能有待进一步提高.从BNT基陶瓷改性、陶瓷新体系以及陶瓷制备技术等多方面,分析了提高BNT基陶瓷性能的原理、途径和方法,指出了发明陶瓷新体系的有关思路,讨论了陶瓷制备技术与陶瓷性能的关系.同时,列举了近期在BNT基陶瓷性能改善研究中的若干新进展和新结果、性能良好的BNT基陶瓷新体系及制备工艺和制备新技术对陶瓷性能的影响,并对今后的相关研究进行了展望.     

Study on the sintering mechanism of KNN-based lead-free piezoelectric ceramics

The sintering process and mechanism of (K, Na, Li) (Nb, Ta, Sb)O₃ (KNLNTS) solid solution were investigated. The results show that the KNLNTS forms via the reaction of A₂CO₃(A: K,Na,Li) and B₂O₅(B: Nb,Ta,Sb) at 400–800 °C. The kinetics for the formation of KNLNTS during solid-state reaction is investigated using an isothermal method. Based on the reaction kinetic isothermal analysis, KNLNTS formation is corroborated as being controlled by diffusion mechanism. It has been found that sintering densification occurs within a narrow temperature range, and the density decreases apparently when the sintering temperature slightly exceeds the optimal one. Abnormal grain growth tends to occur after reaching the maximum density and get intensified with increasing temperature. The effect of sintering temperature and time on the shrinkage of powder compacts during sintering were studied. The sintering process in the KNLNTS solid solutions may be explained by the grain boundary diffusion model inferring from the shrinkage rate of about 0.3.     

Fabrication and characterization of potassium-sodium niobate piezoelectric ceramics by spark-plasma-sintering method

High density (Na_1−xK_x)NbO₃ (x = 0.5, 0.6, and 0.7) ceramics were successfully prepared by spark-plasma-sintering (SPS) method. The dielectric and piezoelectric properties of the SPS samples were investigated and compared to that of hot-pressed samples. It is found that, the SPS-sintered (Na_1−xK_x)NbO₃ samples show higher room temperature dielectric constant, higher coercive fields, lower remnant polarizations and lower electromechanical coefficients than that of the hot-pressed (Na_1−xK_x)NbO₃ samples. The dielectric and piezoelectric property differences between the SPS-sintered and hot-pressed samples have been attributed to grain size effects.     

BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二

Bi0．5Na0．5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最广泛、最具吸引力的无铅压电陶瓷体系。本文分析了BNT基无铅压电陶瓷近20年的发明专利，着重讨论了相关体系的压电铁电性能，并展望了BNT基压电陶瓷今后的发展趋势。     

无铅压电陶瓷与义齿基托树脂结合强度的研究

制备了3种不同类型的无铅压电陶瓷,包括钛酸钡(BT)、钛酸铋钠(BNT)、铌酸钾钠(KNN),用XRD对无铅压电陶瓷进行物相分析;将这3种无铅压电陶瓷与义齿基托树脂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粘接,通过粘接剪切强度测试评价了无铅压电陶瓷与义齿基托树脂间的粘接强度.实验结果表明,3种不同的无铅压电陶瓷与义齿基托树脂之间的粘接剪切强度值有统计学的差异(P<0.05),由高到低依次为KNN>BNT>BT;所采用的无铅压电陶瓷与义齿基托树脂之间有良好的粘接性能;粘接破坏形式主要为内聚性破坏.研究结果为无铅压电陶瓷与义齿基托树脂将来在口腔临床治疗中的应用提供了重要的实验依据.