无铅压电陶瓷研究开发进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一。该文结合近期国内外有关无铅压电陶瓷论文．综述了无铅压电陶瓷研究开发的相关进展,着重介绍了BaTi03基无铅压电陶瓷、Bi1／2Na1／2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、NaNbO3基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及钨青铜结构无铅压电陶瓷等不同陶瓷种类的相关体系、制备方法及压电铁电性能。     

新型无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,提出了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系,利用传统陶瓷工艺制备了这些压电陶瓷,报道了其常温铁电压电性能和铁电压电性能的温度依存关系。对比迄今为止国际上专利和文章报道的无铅压电陶瓷体系可知,这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良,铁电电滞回线矩形度高,压电铁电性能的温度特性好等特点。所测得的一个体系的d33可达230 pC/N,同时其kp可达0.40, Pr可达40106C/cm2;而且,该体系在温度到达近200℃时还具有很好的铁电电滞回线。     

直写成型制备的3-3型PZT压电复合材料及其性能

3-3型压电复合材料在超声波传感器、水下声学检测等领域有着广泛的应用。锆钛酸铅(PZT)陶瓷通过复合有望制备具有低介电常数、低脆性等优点的复合材料。采用直写成型技术制备了 PZT 三维木堆结构支架, 结合浸渍法填充环氧树脂制备了3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料。研究了陶瓷相体积分数对3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料的介电、压电、铁电性能的影响,并对比了 PZT陶瓷支架与 PZT/环氧树脂复合材料的介电与压电性能。研究结果表明,随着陶瓷相体积分数的增加,复合材料的介电常数、压电常数及剩余极化强度都会增大, PZT支架具有更大的介电常数、压电常数、压电电压常数;当陶瓷相体积分数为36%时,PZT 支架与 PZT/环氧树脂的压电电压常数分别达到151．0mV·m/N 与104．0mV ·m/N。PZT/环氧树脂复合材料同时具备了压电陶瓷的硬度、电性能,以及聚合物的柔韧性、低密度等优势,其应用前景良好。     

弛豫型铁电陶瓷(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3研究进展

钽钪酸铅陶瓷具有优良的介电、压电和铁电性能,但烧成温度高、居里点较低。为降低钽钪酸铅陶瓷的烧结温度并提高其居里点,人们合成了钽钪酸铅-钛酸铅(简称PSTT)材料体系。该文综述了弛豫型铁电陶瓷PSTT体系在相图与结构、制备和性能等方面的研究进展,探索了一种合成PSTT陶瓷新工艺,介绍了PSTT材料体系的重要应用领域。     

无铅压电陶瓷的器件应用分析

随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的加强,无铅压电陶瓷及其器件应用已成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。该文通过对近期铋层状结构和Bi1/2Na1/2TiO3基无铅压电陶瓷,以及研发的无铅压电陶瓷的相关压电参数的分析,对照传统PZT基压电陶瓷的器件应用,分析了无铅压电陶瓷相关性能参数对器件应用的影响。     

弛豫型铁电陶瓷（1-x）Pb（Scl／2Tal／2）O3-xPbTiO3研究进展

钽钪酸铅陶瓷具有优良的介电、压电和铁电性能，但烧成温度高、居里点较低。为降低钽钪酸铅陶瓷的烧结温度并提高其居里点，人们合成了钽钪酸铅-钛酸铅(简称PSTT)材料体系。该文综述了弛豫型铁电陶瓷PSTT体系在相图与结构、制备和性能等方面的研究进展，探索了一种合成PSTT陶瓷新工艺，介绍了PSTT材料体系的重要应用领域。     

具有大的压电各向异性的PbTiO3陶瓷及其应用

钛酸铅(PbTiO_3)是居里温度为490℃的钙钛矿型铁电材料。预期其可成为高频段的有用的压电材料。然而用常规技术制备的纯PbTiO_3陶瓷太疏松而易碎。此外,因为其轴向比率大而使其矫顽场非常大,所以这种陶瓷很难充分地极化。 为了解决这些问题,已做了许多尝试。池上等人成功地获得了含MnO_2和La_2O_3的致密陶瓷,并在200℃下以60—80kV/cm电场极化。这些陶瓷的厚度耦合系数k_1     

BiScO_3-PbTiO_3基高温压电陶瓷研究进展

兼具优异压电性能和高居里温度(tC)的压电陶瓷在高温极端环境条件下具有非常重要的用途,是当今压电铁电材料研究热点之一。简要总结了压电陶瓷的居里温度、压电介电性能等的影响因素,重点介绍钙钛矿结构BiScO_3-PbTiO_3(BSPT)二元体系,从离子取代、化合物复合、氧化物掺杂等方面归纳总结该体系的改性研究进展。     

本刊"病例讨论"栏目征稿

采用传统电子陶瓷工艺制备了(Pb1-xCax)1.05(Nb0.95Ti0.05)2O6(x＝0、0.045、0.055、0.065)高温压电陶瓷,研究了Ca和Ti对陶瓷的显微组织、相结构、介电及压电性能的影响,得到了Ca取代量与(Pb1-xCax)1.05(Nb0.95Ti0.05)2O6陶瓷性能间的关系.X-射线衍射(XRD)分析表明,Ca和Ti的双位取代均形成正交铁电相,而相同方法制备纯的PbNb2O6,只能得到菱方非铁电相钨青铜结构,随着Ca的摩尔分数增加,晶胞体积减小.介电温谱测试表明该改性材料具有高居里温度(TC＞530 ℃). 当x(Ca)=0.055时,得到压电常数d33=86 pC/N、平面机电耦合系数kp=0.32、机械品质因数Qm=31.9、TC=536 ℃的陶瓷样品,材料可在高温(500 ℃)环境下使用.     

铌镁酸铅-钛酸铅铁电体准同型相界附近的压电性能研究

采用固相合成法制备了准同型相界附近的PMN-PT铁电陶瓷,对其介电和压电性能进行了研究,并讨论了不同掺杂对陶瓷的晶粒尺寸,介电常数,压电系数和机电耦合系数的影响,分析了不同掺杂取代位置对陶瓷的介电和压电性能的影响。发现这一体系陶瓷材料的压电性能与其晶粒的大小有一定的对应关系,同时在这一体系的掺杂后的影响可以较好地用传统PZT系统中的软硬掺杂解释。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

层状结构的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料具有比容量高、循环性能优异、成本较低和对环境友好的特点.综述了锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料最近几年的研究现状与进展,并对其晶体结构特征、合成方法、掺杂与包覆改性以及表面修饰进行了评述,提出了目前锂离子电池正极材料研究中存在的问题,并对它未来的发展趋势进行了展望.     

Ba(Zn_((1-x)/3)Ni_(x/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的介电性能

利用 Ni2 取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 的B位Zn2 来改善其介电性能.XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb6O16等.当系统中x(Ni2 )=0.7时,1 500 ℃烧结时系统得到优异的介电性能,介电常数为35.7,容量温度系数为-4.7×10-6/℃,损耗tan δ为0.33×10-4(1 MHz).     

CuO对(Ni_(1/3)Nb_(2/3))_(0.7)Ti_(0.3)O_2微波陶瓷低温烧结性能的影响

采用传统固相反应法制作(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2微波陶瓷,研究了CuO掺杂对所制陶瓷低温烧结性能、微观结构、相构成及微波介电性能的影响。结果表明,掺杂少量的CuO就能显著降低(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2陶瓷的烧结温度,且能改善陶瓷τf。当CuO掺杂量(质量分数)为1.0%时,(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2在950℃烧结,显示出良好的微波介电性能:εr=67.65,Q·f=3708GHz,τf=14.3×10-6/℃。     

新型热释电材料及其在红外探测器中的应用

以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3{PMNT[(1-x)/x}为代表的大尺寸、高质量弛豫铁电单晶具有非常高的热释电系数、探测优值和较低的热扩散系数,其综合热释电性能远优于传统的热释电材料.概述了PMNT[(1-x)/x]单晶、掺锰PMNT(74/26)单晶和0.42Pb(In1/2Nb1/2)...     

钛酸钙对BZN-CaTiO_3系统介电性能的影响

研究了利用电子陶瓷工艺制得的主晶相为Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)和CaTiO3的新型陶瓷,BZN具有立方钙钛矿结构。通过烧结温度的改变得到不同介电性能的陶瓷材料,发现CaTiO3的添加量对系统介电性能有显著影响。在1 395℃烧结的BZN-CaTiO3陶瓷,当CaTiO3的添加量为60%(质量分数)时介电性能最佳,其εr为99.97,tgδ为0.54×10-4,αC为–13.05×10-6℃–1(25~85℃,1MHz下测量)。     

β-BZT陶瓷中添加MoO3及气氛烧结

研究了添加低熔点氧化物MoO3及N2/空气/O2气氛烧结对微波介质陶瓷Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7(β-BZT)的结构和介电性能的影响.结果表明,烧结温度可降低100 ℃;样品的介电常数和品质因数随添加量增多而下降;掺杂MoO3的质量分数小于1%,样品均致密、显微形貌较好;MoO3添加量为0.05%时样品的介电常数约65,电容温度系数仅76×10-6/℃,品质因数值可达943;氧分压对样品的显微形貌和介电性能也有影响.     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能研究

采用辐照凝胶法制备了锂离子电池正极用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体材料。采用XRD、SEM和电化学充放电测试对制备材料的结构和性能进行了表征。结果表明:900℃制得的样品具有较好的层状结构,结晶性适中,电化学性能优异:其首次放电容量高达184mA·h/g(2.80～4.50V,C/10),30次循环后的容量保持率为87.4%,表现出较好的充放电容量和循环性能,较之850,950℃煅烧样品具有最小的交流阻抗和直流阻抗。     

Mn1/3Sb2/3对压电陶瓷材料性能的影响

研究了Pb(Mn1/3Sb2/3)y(Zn1/3Nb2/3)0.16(Zr,Ti)0.84-yO3(系压电陶瓷的主要特性，讨论了（Mn1/3Sb2/3)现代量变化对材料性能的影响。通过测试材料的介电损耗tanδ介电常数ε、机电耦合系数kp和机械品质因数Qm，判断出Mn1/3Sb2/3在PMZN系材料中的最佳取代范围。     

钽钪酸铅-钛酸铅制备工艺研究

采用XRD、SEM等分析技术,研究了制备工艺与(1x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3xPbTiO3(简称PSTT)结晶性能的关系。如选择适当的组分,在适当的温度下采用传统的电子陶瓷混合氧化物法可以获得全钙钛矿相结构的PSTT陶瓷;PSTT陶瓷晶粒细小均匀。     

NBT-KBT-BT三元系无铅压电陶瓷的研究进展

从准同型相界、压电活性、退极化温度和掺杂改性等方面,综述了NBT-KBT-BT三元系无铅压电陶瓷的最新进展,对其发展进行了展望。研究表明,三方的NBT和四方的KBT-BT之间存在准晶相界,准晶相界附近的组分具有高压电性能,而四方相区的组分具有高的退极化温度。今后的研究重点将集中于A位或B位取代对NBT-KBT-BT体系的压电性能和退极化行为的作用,三元系陶瓷粉体烧结活性的提高以及新型陶瓷制备技术,如晶粒定向陶瓷制备工艺等。