锰掺杂无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_0.9Ba_(0.07)Sr_(0.03)TiO_3的结构和电学性能(英文)

采用传统陶瓷工艺制备掺MnO2的(Bi0.5Na0.5)0.9Ba0.07Sr0.03TiO3(BNBST)无铅压电陶瓷。锰掺杂(MnO2摩尔掺量x=0～1.25%)可以提高陶瓷的烧结性能,在1150℃烧结,可以得到致密陶瓷和纯的钙钛矿相。X射线衍射显示:室温、0.20x0.75时,形成四方相与三方相共存的准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB),且x=0.25时,锰掺杂的BNBST陶瓷表现出优良的性能,其中压电常数d33=157pC/N,平面机电耦合系数kp=33%,机械品质因数Qm=364,相对介电常数εr=843,介电损耗tanδ=2%。这些结果确认了MPB组成与x之间的相互关系,并为设计新型压电材料提供方法。     

掺杂对准同型相界附近PMN-PT陶瓷介电和铁电性能的影响

采用氧化物固相反应法制备了A、B位离子掺杂0．67Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0．33PbTiO3陶瓷,研究了掺杂对陶瓷的相结构、介电和铁电性能等的影响。Sm和La两种A位掺杂离子的引入,均较大幅度的降低了样品的介电常数峰温和声誉极化值,同时材料的最大介电常数也有了不同程度的降低。而随着B位离子Mn掺杂量的增加,使陶瓷样品中钙钛矿相逐渐增加,焦绿石相逐渐降低;而且部分掺杂的Mn离子会进入到晶格的B位,形成第二相;同时随着Mn离子掺杂量的增加,介电峰值逐渐增大,压电性能有所提高,弥散度依次增大。当锰掺杂量为1．5％mol时的压电陶瓷组分,其介电和压电性能各为：ε=2300,kp=0．54,Qm=900,tanδ=0．004,d33=400pC／N,适合于制作大功率压电陶瓷变压器。     

Co、Mn共掺杂铋层状Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)无铅压电陶瓷的显微结构及电性能

采用固相法制备Na0.5Bi4.5Ti4O15+x%Co2O3+y%MnCO3(NBT-CM-x)(y=0.1x)铋层状无铅压电陶瓷,研究了Co、Mn共掺杂对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷显微结构和电性能的影响。结果表明:所有样品均为铋层状结构;Co、Mn共掺杂能促进陶瓷晶粒生长;随Co、Mn共掺杂量的增加,Curie温度TC逐渐升高(均在635℃以上);Cole-Cole图出现2个圆弧,表明存在晶粒和晶界效应;适量Co、Mn共掺杂提高了Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷的压电常数d33、剩余极化强度Pr、机械品质因数Qm和相对介电常数εr,降低了直流电导率σDC和介电损耗tanδ。当x=3.0时,NBT-CM-x陶瓷的综合性能最佳:d33=24pC/N,Pr=11.70μC/cm2,Qm=3 117,εr=198,tanδ=0.19%,kp=9.9%,kt=14.7%,表明该陶瓷材料具有良好的高温应用前景。     

CuO掺杂铌酸盐基无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相反应法制备了主成分为0．94（Na0.5K0.5）NbO3—0．03LiSbO3—0．03LiNbO3（简称为NKNLS-3）的无铅压电陶瓷,探讨了掺杂不同量的CuO对材料相结构、显微结构和电学性能的影响,以期获得最佳的配方。实验结果表明：CuO的掺入使d33先降低后升高,εr显著降低,机械品质因数Qm增大。当CuO掺杂量为0．3mol%时,陶瓷样品的综合压电性能最好：d33=106pC／N,tgδ=0．054,εr=340,kp=0．29,Qm=85。     

Y_2O_3,Fe_2O_3掺杂(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(Na0.5Bi0.5)TiO3+xmol%Y2O3+xmol%Fe2O3(0≤x≤1.25)(简称NBTYF)无铅压电陶瓷。XRD衍射结果表明,所有陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。SEM表明,掺杂后陶瓷的晶粒尺寸增大。介电温谱表明该体系陶瓷具有弛豫特性,随掺杂量的增加,退极化温度Td向低温方向移动,而居里温度Tc向高温方向移动。陶瓷的密度和压电常数d33和随x的增加先增大后减小,而机械品质因子Qm一直下降。当x=1.00时,该体系陶瓷具有最佳压电性能,d33=106pC/N,Qm=93,kp=16.08%,εr=594,tanδ=5.33%,ρ=5.699g/cm3。     

Na0.5Bi0.5TiO3-Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBa0.5Sr0.5Nb2O6(0≤x≤1.0％)(简称(1-x)NBT-xBSN)无铅压电陶瓷,研究了不同BSN含量(x=0,0.1％,0.3％,0.5％,0.7％,1.0％,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构,随掺杂量x的增加,陶瓷的相对密度pr、压电常数d33和机电耦合系数kp均先增大后降低,机械品质因子Qm和退极化温度Td则逐渐下降.该体系陶瓷具有弥散相变特征,弥散指数介于1.6～1.7.当x=0.5％时,陶瓷获得最佳性能:d33=92pC/N,kp=0.164,Qm=89,εr=650,tanδ=5.47％,pr=96.5％.     

不同氧化物掺杂对KNN无铅压电陶瓷性能的影响

为了获得压电性能高、稳定性好的无铅压电材料,利用传统固相烧结法制备(Na0.5K0.5)NbO3-(Bi0.5 Li0.5)TiO3-BaZrO3(简称KNN-BLT-BZ)无铅压电陶瓷.通过掺杂不同的氧化物,研究了不同氧化物掺杂对KNN-BLT-BZ无铅压电陶瓷性能的影响.实验表明,利用Ni2O3进行掺杂所得陶瓷的压电及铁电等性能最优:d33=265 pC/N,Qm=109,kp=0.34,tanδ=0.026,Pr=22.4μC/cm2,Ec=1.37 kV/mm,并且具有较高的居里温度(253℃);Fe2O3掺杂则可以明显提高陶瓷应变,促进晶粒长大,提高Qm、d33和室温下εr,降低室温下介电损耗;ZnO掺杂会降低压电陶瓷介电损耗,提高损耗的温度稳定性;掺杂Ag2O后会使陶瓷烧结温度提高.     

(K_(0.485)Na_(0.485)Li_(0.03))NbO_3-Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷的压电性能与微观结构

采用传统电子陶瓷制备技术和工业原料制备了新型(1-x)(K0.485Na0.485>Li0.03)NbO3-Pb(Zr0.53Ti0.47)O3少铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的压电性能及微观结构.X射线衍射分析表明:在1250℃烧结3h的条件下,所有陶瓷样品都具有纯的钙钛矿结构和高致密性,并且在室温下形成了正交相和四方相共存的结构.x=0.75时,陶瓷的压电性能达到最佳:压电常数d33=363 pC/N,机电耦合系数kp=63%,相对介电常数εr=1 590,介质损耗tanδ=1.70%.     

Y2O3掺杂对(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷性能的影响研究

采用传统固相反应法制备了Y2O3掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(简写为BNBT6)陶瓷[简称为BNBT6-x(wt%)Y2O3陶瓷].研究了Y2O3 (0.2wt%～0.8wt%)掺杂对BNBT6陶瓷的结构、介电、压电、铁电性能的影响.结果表明,所有Y2O3掺杂陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构;陶瓷的介电、压电、铁电性能受Y2O3掺杂的影响较为显著:当掺杂0.4wt%Y2O3时,10 kHz频率下测得的室温εr达到1530,且tanδ较小,为0.050,d33达到152 pC/N,kp=0.27,Qm=134.掺杂0.2wt%的Y2O3时BNBT6陶瓷的d33为145 pC/N,kp增大到0.29,Qm达到173,tanδ为0.053;掺杂适量Y2O3的BNBT6陶瓷铁电性能也得到改善.     

Ag2O掺杂对Li0.02(Na0.52K0.48)0.98Nb0.8Ta0.2O3无铅压电陶瓷电性能影响的研究

用传统的固相无压烧结法制备了Li0.02(Na0.52K0.48)0.98Nb0.8T0.2O3-xAg2O(0≤x≤0.1)无铅压电陶瓷,研究了Ag2O掺杂对陶瓷电性能的影响.研究发现,适当掺杂Ag2O能显著提高陶瓷的电性能,在1090℃的烧结温度下,当掺杂量为0.06时,陶瓷的压电性能最佳,d33、Kp、εr、Pr均达到最大(d33=229 pC/N,Kp=55.2％,εr=802,Pr=23 μC/cm2),矫顽场降到最低(Ec=12 kV/cm),应变达到2.0％.但Ag2O的添加使陶瓷的机械品质因数Qm由139.7降到了58.8,使介电损耗tanδ由1.38％增加到了2.7％.     

微波法制备的压电复合材料结构和性能研究

利用微波原理合成出性能优良的压电复合材料,并研究了不同合成方法对复合压电材料的结构、介电和压电性能的影响。研究表明,微波合成与热压工艺获得的复合材料性能明显优于冷压工艺,两者的压电应力常数d33均在30pC/N左右。但微波工艺合成的复合材料的界面结合更好,有利于压电陶瓷的极化,其压电电压系数g33达42.8(V.m/N),更适合作为接收型传感器。     

铅含量对0-3型PZN-PZT/PVDF压电复合材料性能的影响

通过固相烧结法制备PZN-PZT压电陶瓷,采用溶液共混法将PZN-PZT陶瓷粉均匀分散于PVDF有机基体中,制备了PZN-PZT/PVDF 0-3型压电复合材料,测试并研究了材料的性能。实验结果表明,适量的铅过量可以有效抑制焦绿石相的生成,但含铅量过高会降低主晶相的结晶程度,从而影响最终制备的压电复合材料的性能。通过实验得出用Pb过量1.5%的压电陶瓷制备的压电复合材料的性能最好。     

PZT/PVDF体系压电复合材料的介电和压电性能研究

采用复合材料热压工艺,制备了0-3型PZT/PVDF(钛锆酸铅/聚偏二氟乙烯)压电复合材料。系统地研究了PZT体积分数对材料介电、压电性能的影响,并与Furukawa等人的理论预测进行了对比。结果显示在PZT体积分数为70％时,获得了性能优良的压电复合材料。在压电陶瓷高含量区,部分压电陶瓷颗粒相互联接,形成了类似0-3(1-3)型连通形式,获得了压电和介电性能优良的压电复合材料。     

SrBi_2Nb_2O_9织构陶瓷各向异性的电性能

以熔盐法制备的片状SrBi2Nb2O9晶粒为模板晶粒,固相法制各的SrBi2Nb2O9为基体粉料,采用模板晶粒生长技术和流延法制备了SrBi2Nb2O9织构陶瓷.研究了SrBi2Nb2O9织构陶瓷沿a-b平面方向和c方向的介电、压电及铁电性能,发现SrBi2Nb2O9织构陶瓷的性能呈现出显著的各向异性,其a-b平面方向的介电常数ε33T/ε0达186,tanδ仅有0.003,压电常数d33=13pC/N,剩余极化强度Pr=10.3iμC/cm2,矫顽场强Ec=4.6kV/mm,均明显优于C方向的电性能.     

丁腈橡胶/铌镁锆钛酸铅/碳纤维复合材料的介电性能和压电性能

以丁腈橡胶(NBR)为基体,铌镁锆钛酸铅(PMN)粉体为分散相,碳纤维(CF)为导电填料,制备了压电复合材料,研究了复合材料的压电性能及介电性能。结果表明,80%以上PMN粒子的粒径为0.5~2.0μm,填充密度约为6.6g/cm3;当填充CF体积分数小于5%时,复合材料的击穿电压受填充CF用量的变化影响不大,当填充CF体积分数达到10%时,复合材料的击穿电压下降到未填充CF复合材料的1/3~1/2,填充CF最佳体积分数为5%;当填充PMN体积分数增至40%后,复合材料的纵向压电应变常数(d33)随PMN用量的增加而增大;适当地延长极化时间和增加极化电压有利于提高d33,最佳极化电压为7kV/mm,最佳极化时间为25min;复合材料的介电常数(ε)随填充PMN用量的增加而增大;当CF用量为0时,复合材料的ε与介电损耗(tanδ)的变化趋势相反;当填充CF体积分数为5%时,复合材料不但具有较高的ε,而且具有较高的tanδ。     

薄膜压电性能的测量方法

压电薄膜在微传感器和微致动器方面的应用日益受到重视.薄膜压电性能的测量方法与体材相比有很大不同.本文介绍了几种测量薄膜压电特性的方法,包括:激光干涉仪法,扫描探针显微镜法,垂直加载法等,并比较了这些方法的优缺点.对已有的测量结果进行了简要分析.     

铋层状结构铁电材料的性能与改性研究

铋层状材料具有优良的铁电性能,本文介绍了铋层状材料的结构及其特点,并且综述了其铁电性能(疲劳性能、压电性能)的研究现状、存在的问题.介绍了几种铋层状结构材料改性的工艺措施(热铸法、模板定向生长技术、掺杂).     

制备工艺对PZTBCW压电陶瓷性能的影响

制备了Ba(cul/2Wl/2)O3改性FZT压电陶瓷，研究了烧结温度制度和烧结气氛对材料性能和显微结构的影响，结果发现在温度1150℃，氧化铅气氛，密封烧结条件下材料的压电性能最好。同时讨论了极化场强和极化温度对材料压电性能的影响，测试结果显示在极化强度为3kV／mm，极化时间为15min下材料的压电性能最容易显现出来，过高或过低的极化强度和极化温度都不能制备出理想的压电陶瓷材料。     

压电IIR阻尼性能的研究

探讨填充锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷粉和乙炔炭黑的压电IIR阻尼性能。结果表明，随着乙炔炭黑和PZT压电陶瓷粉用量增大，压电IIR的损耗因子先增大后减小；随着极化温度和电压升高、时间延长，压电IIR的损耗因子先增大后趋于稳定。制备压电IIR的优化条件是：乙炔炭黑和PZT压电陶瓷粉用量分别为8和80份，极化温度、电压和时间分别为80℃，55kV和35min。