放电等离子烧结制备氧离子导体Na0.54Bi0.46Ti0.99Mg0.01O2.95及其电学性能研究

采用放电等离子烧结制备了钙钛矿结构的钠镁共掺的Na0.54Bi0.46Ti0.99Mg0.01O2.95(NBT-Na4Mg-SPS)氧离子导体材料。通过交流阻抗测试,在573 K温度下NBT-Na4Mg-SPS试样的氧离子电导率可以达到4.7×10^-4 S/cm,是母相Na0.5Bi0.5TiO3材料在同温度下氧离子电导率的15.2倍。在介电模谱中观察到一个与热激活相关的弛豫峰,其弛豫参数为E=0.67 eV和τ0=6.47×10^-13 s,该峰源于氧离子在NBT-Na4Mg-SPS试样经空位的短程扩散,较低的弛豫激活能及较高的氧空位浓度使得NBT-Na4Mg-SPS试样具有较好的氧离子电导率,这将对进一步改进Na0.5Bi0.5TiO3材料的电化学性能具有十分重要的意义。     

Na0.5Bi0.5TiO3基无铅陶瓷的制备及电致伸缩效应研究

目的 在Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷材料中诱导缺陷来提高其电致伸缩性能,在室温下获得性能优异的电致伸缩材料,该材料可用于包装机械物料供给微振动器的研发。方法 利用传统固相合成法制备0.7(Bi0.5Na0.5)Ti0.9Mn0.1O3?0.3Sr(1?3x/2)Bix□x/2TiO3（NBT?SBxT?Mn）陶瓷。通过掺杂Sr(1?3x/2)Bix□x/2TiO3,在陶瓷中形成VA?VO局部缺陷,获得具有极性纳米微区的非极性相结构。同时,通过掺杂MnO在陶瓷中形成Mn?VO缺陷偶极子,获得滞后小的电致伸缩应变。结果 所制备的样品均表现出极性纳米微区的非极性相结构和弥散度高于1.80的典型弛豫特征。随着x的增加,氧空位的含量先降低后明显增大。氧空位含量的降低表明在NBT?SBxT?Mn陶瓷中形成了Mn?VO缺陷偶极子。在VA?VO局部缺陷、Mn?VO缺陷偶极子、较高弛豫性及形成的极性纳米微区的共同作用下,组分x=0.07样品的电致伸缩系数高达0.036 m4/C2,性能优异。结论 通过在NBT基陶瓷材料中诱导缺陷能够有效改善其电致伸缩性能。     

Sb_2O_3掺杂对(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统工艺制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷,研究掺杂离子Sb3+对(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3微观结构和电性能的影响。结果表明烧结温度在1160℃时,样品密度达到最大值5.85g/cm3;X射线衍射(XRD)分析所有陶瓷样品均为钙钛矿相,Sb2O3的掺杂只改变晶胞体积或产生铋离子空位或钠离子空位,不形成异相;掺杂量在0.4%~0.6%时介电常数先增加后减小,介电损耗呈现增大趋势;掺杂0.5%的Sb2O3时,d33最大为142pC/N。     

Ce对Na0.5Bi0.5TiO3粉体的掺杂和扩渗改性研究

为改善Na0.5Bi0.5TiO3材料的电性能,采用溶胶-凝胶法制备了Na0.5Bi0.5TiO3粉体.通过液相Ce掺杂和气相Ce扩渗两种方法,对Na0.5Bi0.5TiO3粉体进行了改性,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、阻抗分析仪和电阻仪对改性前后Na0.5Bi0.5TiO3粉体的组成、结构和电性能的变化进行了研究.结果表明:Ce元素的添加有助于Na0.5Bi0.5TiO3粉体电阻率的降低,而扩渗改性使电阻率的降低更为显著,经600℃扩渗的Na0.5Bi0.5TiO3粉体的电阻率由3.71×106Ω.m降至2.39×101Ω.m;稀土Ce掺杂使Na0.5Bi0.5TiO3的介电常数减小,而Ce扩渗使Na0.5Bi0.5TiO3的介电常数显著增大;Ce掺杂使粒径更加均匀,而随着气相扩渗温度的提高,晶粒粒径逐渐变大;Ce掺杂没有改变Na0.5Bi0.5TiO3的主晶相结构,但Na0.5Bi0.5TiO3粉体经Ce扩渗后,出现了单质Bi及Bi2Ti2O7、Na2Ti9O19、Na2Ti6O13的特征峰.     

Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维的制备及形成机理研究

以Bi(NO3)3 5H2O、板状钛酸(H1.07Ti1.73O4 nH2O)、NaOH为原料,采用水热法合成了具有钙钛矿结构的Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)对产物进行表征.通过考察在200℃下水热反应不同时间的产物的相结构、微观形貌及化学组成,对Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维的形成机理进行了探讨.结果表明:钛酸H1.07Ti1.73O4 nH2O是一类具有层板结构的化合物,在水热反应过程中,板状钛酸的层间H3O+可与Na+、Bi3+进行离子交换,通过原位生长的方式形成了板状Na0.5Bi0.5TiO3颗粒,随着水热反应的进行,板状Na0.5Bi0.5TiO3颗粒裂解形成纳米纤维.所得的Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维分散性好,具有钙钛矿结构,直径为30~150 nm,长度为几个微米到十几个微米.     

Sr、Nb掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的介电性能研究

采用固相反应法制备Sr、Nb掺杂BNBT无铅压电陶瓷,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和介电谱仪表征了样品的晶体结构,表面形貌及介电性能,研究了陶瓷的相结构,微观形貌和介电响应。结果表明,BNBT陶瓷为单一的钙钛矿结构,而BNBT-3SN、BNBT-3SN-3Sr和BNBT-3SN-1Nb陶瓷除了主相钙钛矿结构,存在少量第二相。形貌结构显示出样品相对比较致密,晶粒尺寸分布均匀。SrNb₂O₆的引入使介电峰T_s向低温方向移动,增强弛豫相变程度从而提高了陶瓷基体的介电温度稳定性,BNBT-3SN陶瓷在40～406℃内表现出良好的温度稳定性。通过阻抗图谱分析可知,所有样品主要为晶界传导机制。而且研究表明Sr、Nb掺杂可通过对BNBT-3SN陶瓷氧空位浓度的作用,实现对电导率的调控。随着Sr²⁺的增加,样品的氧空位浓度增加,电导率增大;而Nb⁵⁺的增加,填充了氧空位导致氧空位浓度减小促使电导率降低。     

（1-y）[（Na0.96-xKxLi0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3无铅压电陶瓷的压电介电特性

对（1-y）[（Na0.80K0.16Li0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3无铅压电陶瓷进行了系统研究，获得压电应变常数d33高达185（pC/N）的0．94[（Na0.80K0.16Li0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3压电陶瓷。还研究了该材料[（Na0.96-xKxLi0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3的性质随K含量的变化．随着Ba（Zr0.055Ti0.945）O3含量的增加，该陶瓷材料的介电温谱峰值向左移动，其介电峰温度缓慢降低；与此相反，随着K掺杂量的增加，该陶瓷材料的介电温谱峰值却向右明显移动，其介电峰温度明显升高。     

PZT陶瓷中由氧空位与畴壁相互作用引起的内耗

采用低频倒置扭摆内耗仪对组分为 Pb(Zr0.7Ti0.3)O3 (PZT73)和 Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 (PZT37) 的两种陶瓷的内耗 Q-1及振动频率的平方 f 2（正比于材料的剪切模量 G）与温度的关系进行了 测定。在纯三角相的 PZT73陶瓷中发现两个内耗峰。高温内耗峰 PM起源于材料的顺电－铁 电相变 ,低温内耗峰 P1本质上是一个宽化的 Debye峰,可归因于氧空位作用下的畴壁振荡弛豫。 对纯四方相的 PZT37陶瓷,除了 P1和 PM峰外,在 P1与 PM峰之间另有内耗峰 P2,这与 900畴附 近的氧空位团簇的弛豫有关 ,其特征可用描述强关联系统的关联态模型（ Coupling model）描述。     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基弛豫铁电体相变的研究进展

钛酸铋钠((Na0.5Bi0.5)TiO3,NBT)是一种典型的A位复合钙钛矿结构弛豫铁电体,具有复杂的相变序列,介电温度峰呈现明显的弛豫性.总结了NBT弛豫铁电体的相变及NBT基复合铁电体准同型相界的研究进展;从晶体结构出发,通过与B位复合型钙钛矿结构弛豫铁电体类比,对A位复合型NBT的弛豫机理进行了探讨,提出NBT弛豫性来源于其A位离子有序-无序引起的B位离子位移的变化.     

(1-x)(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-x(Sr_(0.4)Ba_(0.6))_(0.7)Bi_(0.2)TiO_3无铅铁电陶瓷介电性能研究

采用传统固相烧结法,在铌酸钾钠陶瓷基体中掺入Sr、Ba、Bi和Ti元素,制备了(1-x)(K0.5Na0.5)-NbO3-x(Sr0.4Ba0.6)0.7Bi0.2TiO3((1-x)KNN-xBSBT)(0.01≤x≤0.04)陶瓷。XRD测试结果表明,(1-x)KNNxBSBT(0.01≤x≤0.04)为纯钙钛矿相;介电温谱表明,(1-x)KNN-xBSBT为弛豫铁电体;0.97KNN-0.03BSBT陶瓷介电常数具有很好的温度稳定性,在室温至400℃介电常数变化很小。     

0．98Na0．5Bi0．5TiO3—0．02NaNbO3无铅压电陶瓷的极化研究

极化显著影响压电陶瓷的应变量和电畴转向率，从而影响其压电性能。本文研究了0．98Na0．5Bi0．5TiO3-0．02NaNbO3压电陶瓷的极化条件。研究表明极化电场为4kV／mm、极化温度为120℃、极化时间为20min时，其压电常数d33最大值为96pe·N^-1。     

新型脉冲激光能量计用无铅(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3铁电薄膜的制备及其激光感生热电电压信号的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,分别在LaA lO3(LAO)、(La,Sr)(A l,Ta)O3(LAST)及SrTiO3(STO)三种不同的单晶衬底上制备了一系列无铅(Na1-xKx)0.5B i0.5TiO3(x=0.00,0.08,0.19,0.30,NKBT)铁电薄膜材料。利用X射线衍射(XRD)仪对薄膜结构进行了分析,结果表明在单晶平衬底上生长的薄膜都是单取向生长的外延膜,其中摇摆曲线的半高宽(FWHM)显示在(La,Sr)(A l,Ta)O3单晶衬底上生长的薄膜结晶质量最好。另外,在20°倾斜的(La,Sr)(A l,Ta)O3单晶衬底上生长的(Na1-xKx)0.5B i0.5TiO3铁电薄膜中还首次观察到了激光感生热电电压(LITV)信号。发现在能量为0.48mJ/pulse的紫外脉冲激光辐照下,其最大激光感生热电电压为31mV,完全满足了制作脉冲激光能量计探测元件的要求,有望开发出可集成的新型脉冲激光能量计。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Na0.5Bi0.5TiO3和（Na0.5Bi0.5）0．94Ba0．06TiO3陶瓷的电滞回线，压电性能和热滞现象。得到（Na0.5Bi0.5）0．94Ba0．06TiO3陶瓷的剩余极化Pr=19μC/cm^2，矫顽场Ec=4.7kV/mm.发现有适量的Ba^2 取代（Na0.5Bi0.5)^2 尽管压电性能有所提高，但同时使得材料的温度稳定性大大降低。     

Ba0.04Bi0.48Na0.48TiO3-SrTiO3陶瓷微结构和储能性能

采用传统固相反应法制备了一种无铅储能铁电陶瓷(1-x)Ba0.04Bi0.48Na0.48TiO3-xSrTiO3 (x=0.27、0.28、0.30、0.32、0.34、0.36),研究了该陶瓷体系的微观结构、铁电、介电和电导率特征.所有陶瓷均形成了钙钛矿结构固溶体,晶粒尺寸均匀且致密.各陶瓷所得铁电曲线趋于双电滞回线,呈现反铁电特征,剩余极化强度较小,击穿强度高.当x=0.34时,可获得0.977J/cm3的较优储能值,陶瓷弥散程度高,表现为典型的弛豫特性.此含量对应低频下陶瓷的离子电导率为2.4×10-8 S/cm,电子电导率为6.02×10-13 S/cm,表明离子电导居于主导地位.     

Piezoelectric properties in (K0.5Bi0.5)TiO3-(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3 lead-free ceramics.

Lead-free piezoelectric ceramics with compositions around the morphotropic phase boundary (MPB) x(Na0.5Bi0.5)TiO3-y(K0.5Bi0.5)TiO3-zBaTiO3 [x + y + z = 1; y:z = 2:1] were synthesized using conventional, solid-state processing. Dielectric maximum temperatures of 280 degrees C and 262 degrees C were found for tetragonal 0.79(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.14(K0.5Bi0.5)TiO3-0.07BaTiO3 (BNBK79) and MPB composition 0.88(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.08(K0.5Bi0.5)TiO3-0.04BaTiO3 (BNBK88), with depolarization temperatures of 224 degrees C and 162 degrees C, respectively. Piezoelectric coefficients d33 were found to be 135 pC/N and 170 pC/N for BNBK79 and BNBK88, and the piezoelectric d31 was determined to be -37 pC/N and -51 pC/N, demonstrating strong anisotropy. Coercive field values were found to be 37 kV/cm and 29 kV/cm for BNBK79 and BNBK88, respectively. The remanent polarization of BNBK88 (approximately 40 microC/cm2) was larger than that of BNBK79 (approximately 29 microC/cm2). The piezoelectric, electromechanical, and high-field strain behaviors also were studied as a function of temperature and discussed.     

Ba0.8Sr0.2Ti0.5Mn0.5O3纳米晶体的合成及气敏性质研究

采用复合碱媒介法(CHM),在合成BaMnO3和Ba0.5Sr0.5MnO3的基础上,以Sr(NO3)2、BaCO3以及MnO2和TiO2为原料,在200℃、24h的生长条件下,用20%的Sr离子替代20%的Ba离子,用50%的Ti离子替代50%的Mn离子成功合成了Ba0.8Sr0.2Ti0.5Mn0.5O3纳米晶体。采用XRD、SEM及EDS对产物的晶相、形貌和成分进行了分析,对Ba0.8Sr0.2Ti0.5Mn0.5O3制作的电极进行了气敏性质的测定。     

BNT-BT和BNT-BKT基无铅压电陶瓷研究进展

综述了Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3系和Bi0.5Na0.5TiO3-Bi0.5K0.5TiO3系无铅压电陶瓷的最新研究进展.总结了各种添加剂对这两种无铅压电陶瓷体系压电性能的影响机理和规律,介绍了当前以各种工艺对其微观结构和压电性能进行改进的研究成果,并展望了这两种无铅压电陶瓷体系的发展趋势.     

La2O3、Y2O3掺杂对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷性能的影响

以(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3为基体,研究了单、双组分掺杂La2O3、Y2O3对BNBT6陶瓷的压电和介电性能及微观结构的影响。XRD分析表明:掺杂La2O3、Y2O3均得到钙钛矿结构。SEM分析表明,分别掺杂0.2%La2O3和0.2%Y2O3使得陶瓷晶粒增大,压电常数提高,双组分掺杂La2O3、Y2O3在掺杂量0.12%La2O3+0.08%Y2O3时,压电常数d33增大到最大值144.6×10-12C/N,介质损耗降低到最小值0.039。