PZT含量对PZT-PZN-PNN压电陶瓷材料电性能的影响

采用传统固相法制备了xPb（Zr0.52Ti0.48）O3-（1-x）{Pb（Zn1/3Nb2/3）O3-Pb（Ni1/3Nb2/3）O3}（简称PZT-PZN-PNN）四元系压电陶瓷，研究了不同PZT含量对PZT-PZN-PNN陶瓷的相结构、显微结构、压电性能和介电性能的影响。结果表明：材料的压电常数（d33）、机电耦合系数（％）和介电常数（曲随着PZT含量的增加先增大，后减小，当PZT含量为0.83时，其值达到最大值；随着PZT含量的增加，材料的机械品质因数（Qm）逐渐增大，谐振电阻僻（Rf）和介电损耗（tanδ）逐渐减小。当PZT含量为0.83时，四元系PZT-PZN-PNN压电陶瓷在较低的烧结温度（1000℃）下烧结，其主要的电性能参数如下：d33=477pC/N，Kp=0.71，Qm=98，εf=2228，tanδ=0.0070，Tc=325℃，根据双晶片对压电陶瓷材料的性能要求，该纽份可作为纺织机械中选针器用压电双晶片的侯选材料。     

(0.98-x)BNT-xBKT-0.02BZN无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统固相烧结法制备(0.98-x)Bi1/2Na1/2TiO3-xBi1/2K1/2TiO3-0.02Bi(Zn2/3Nb1/3)O3(简称(0.98-x)BNT-xBKT-0.02BZN,其中x=0.1、0.15、0.20、0.25)无铅压电陶瓷,系统研究了不同烧结温度对(0.98-x)BNT-xBKT-0.02BZN陶瓷压电及介电性能的影响。结果表明,压电常数和机电耦合系数都随烧结温度的升高而增大,得出1140℃为最佳烧结温度,其最佳性能如下:d33=43pC/N,Kp=0.2731,ε3T3/ε0=1289.8,tanδ=0.038。     

Pb(Fe2/3W1/3)O3的制备及其介电性能研究

本文采用半化学法,即硝酸铁代替传统氧化物混合法中的三氧化二铁与PbO和WO3浆料混合,经850℃,2h预烧,一步合成了钙钛矿单相的Pb(Fe2/3W1/3)O3(PFW)预烧粉体;再经870℃和2h烧结,得到了纯钙钛矿相的PFW陶瓷,其理论密度大于98%,在1kHz时的最大介电常数εmax为8000,高于二次合成法和传统氧化物法制备的PFW陶瓷,表明半化学法对制备PFW陶瓷是可行的.     

新型铁电固溶体铌镥酸铅–铌镁酸铅–钛酸铅的制备与表征

采用二次合成法制备了纯相钙钛矿结构三元(0.7-x)Pb(Lu1/2Nb1/2)O3-0.3Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PLNPMN-PT)(0.38≤x≤0.46)压电陶瓷,研究了准同型相界(MPB)附近组分的介电、压电和铁电性能。XRD分析表明PLN-PMN-PT存在准同型相界,且准同型相界区域大致为0.40≤x≤0.44。MPB附近组分为0.29PLN-0.3PMN-0.41PT陶瓷具有较高的居里温度和相变温度,分别为270℃和135℃,同时该组分表现出较好的铁电压电性能,压电系数达到460 pC/N,矫顽场为14.8 kV/cm,剩余极化强度Pr为34.6μC/cm2。PLN-PMN-PT材料在压电领域具有潜在的应用前景。     

CeO2掺杂制备Ba0.9Ca0.1Ti1-xSnxO3压电陶瓷的结构及电性能

采用传统的陶瓷烧结技术,通过添加0.15%(摩尔分数)CeO2,在1120℃烧结2h,成功制备了新型无铅压电陶瓷Ba0.9 Ca0.1 Ti1-x Snx O3,并且检测了陶瓷样品的微结构和电性能.XRD显示所有陶瓷样品均具有纯的钙钛矿结构,在室温下为典型的四方相,SEM显示适量添加锡离子可以提高陶瓷致密性.在室温下,锡离子改性的BaTiO3基压电陶瓷在x=0.02处显示了优异的压电、介电和铁电性能(d33=276 pC/N,kp=46%,εr=3678,tanδ=2.4%,Pr=18.2μC/cm2,EC=1.12 kV/mm).这些优异的检测结果证实适当添加锡离子能改善BaT iO3基压电陶瓷的电性能.     

烧结温度对0.55Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.45Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3压电陶瓷性能的影响

0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)3-0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(0.55PNN-0.45PZT)组分的弛豫型压电陶瓷因具有较高的压电性能,已被作为制备含金属芯压电陶瓷纤维的材料等使用。为了进一步提高压电陶瓷纤维的电学性能,采用传统固相烧结法制备了0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷,研究了烧结温度对材料结构、表面形貌和电学性能的影响。结果表明,在烧结温度为1200℃时,材料的各方面性能较佳:密度为8.12g/cm3,d33=850pC/N,kp=0.62,εr=7317,tanδ=0.033,Qm=41.66。     

工艺因素对Bi2O3、MnO2掺杂[(Pb,Ca)La](Fe,Nb)O3陶瓷体系微波介质性能的影响

研究了烧结工艺对Bi2O3及MnO2掺杂[(Pb0.5Ca0.5)0.92 La0.08](Fe0.5 Nb0.5)O3陶瓷体系显微结构及介电性能的影响.研究表明Bi2O3及MnO2的加入可降低体系的烧结温度100～140℃,同时提高体密度.XRD图谱、SEM及微波介电性能证明950℃是最佳的煅烧温度.烧结温度对晶粒形貌有显著影响,随烧结温度的增加晶粒尺寸不断增加,但超过一定值后不断减小的气孔率又会增加.当掺杂物的质量比(Bi2O3/MnO2)K=1,掺杂物质量百分含量W=1%,烧结条件为1050℃,保温4h,体系微波介电性能可达εr=91.1,Qf=4870GHz,τf=1.85×10-5/℃.     

Pb（Fe2／3W1／3）O3的制备及其介电性能研究

本文采用半化学法，即硝酸铁代替传统氧化物混合法中的三氧化二铁与PbO和WO3浆料混合，经850℃，2h预烧，一步合成了钙钛矿单相的Pb(Fe2/3W1/3)O3(PFW)预烧粉体；再经870℃和2h烧结，得到了纯钙钛矿相的PFW陶瓷，其理论密度大于98%，在1kHz时的最大介电常数εmax为8000，高于二次合成法和传统氧化物法制备的PFW陶瓷，表明半化学法对制备PFW陶瓷是可行的。     

锰掺杂Sr2-xCaxNaNb5O15（x=0.05～0.35）无铅压电陶瓷微观结构与电学性能的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备了Mn掺杂的钨青铜结构无铅压电陶瓷Sr2-xCaxNaNb5O15+ywt%MnO2(x=0.05～0.35,y=0,0.3,0.5)(SCNN-M),并对SCNN-M陶瓷相组成、微观结构及介电、压电、铁电性能进行了研究.分析表明:Ca2+已进入Sr2NaNb5O15晶格之中形成固溶体;掺杂适量的锰,能够得到致密、单一的钨青铜结构陶瓷,有效降低烧结温度,促进晶粒长大,显著提高陶瓷的介电、压电、铁电性能.当x=0.05,添加0.5wt%的MnO2时,陶瓷具有较好的介电、压电和铁电性能:介电常数εr=2123,介电损耗tanδ=0.038,压电系数d33=190pC/N,机械品质因数Qm=1455,平面伸缩振动机电耦合系数Kp=13.4%,厚度伸缩振动机电耦合系数Kt=36.5%,剩余极化强度Pr=4.76μC/cm2,自发极化强度Ps=9.36μC/cm2,矫顽场Ec=12.68kV/cm,居里温度Tc=260℃.     

TbDyFe掺杂对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.08)Sn_(0.02))O_3无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

为获得BCZTS无铅压电陶瓷优良的电性能,通过对其掺杂TbDyFe,采用传统固相烧结法制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.08Sn0.02)O3-x TbDyFe(BCZTS-x TbDyFe)无铅压电陶瓷,分析不同TbDyFe(x=0~0.4wt.%)含量对BCZTS无铅压电陶瓷微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响,并利用XRD、SEM等方法分析表征样品。结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构;掺杂TbDyFe后陶瓷的晶粒尺寸变小。由介电温谱可知,掺杂TbDyFe后BCZTS体系出现介电弛豫行为。当掺杂x=0.1wt.%时,无铅压电陶瓷材料的综合性能优异:d33=500 p C/N,kp=40%,εr~5955,tanδ~1.9%,Pr=6.6μC/cm2,Ec=2 k V/cm。     

Electromechanical analysis of piezoelectric bimorph actuator in static state considering the nonlinearity at high electric field

This article contains electromechanical analysis of a piezoelectric bimorph actuator at high electric field by incorporating second-order constitutive equations of piezoelectric material. Tip deflection, block force, block moment, block load, output strain energy, output energy density, input electrical energy, and energy efficiency are analytically derived for the actuator at high electric field. The analysis shows that output energy and energy density increase more rapidly at high electric field, compared to the prediction by the linear model. The analysis shows energy efficiency depends on electric field. Some analytical results are validated with the published experimental results.     

逆压电效应的压电常数和压电陶瓷微位移驱动器

本文介绍了由过压电效应的应变-电场曲线测得弱场和强场下的压电常数d₃₃、d₃₁．测量发现S～E曲线上呈现应变和压电系数突增的阈值场强E_b,用铁电陶瓷固有的90°畴转向对应变的贡献进行了分析和讨论．该方法与以往常用的正压电效应的压电常数测试相比,方便、简单,尤其对过压电效应的压电微位移驱动器应用更具有实际意义．     

(Na,K)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构与性能研究

研究了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)无铅压电陶瓷的显微组织结构及压电性能的影响规律,结果表明随KBT含量增加,BNKT无铅压电陶瓷的晶胞参数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,居里温度从326℃升高到360℃,压电常数、介电常数和介电损耗增加,机械品质因数下降;KBT含量为0.15mol的(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷位于准同型相界处,具有较佳的压电性能.     

高控位精度横向模压电微位移器的研究

介绍了d31横向伸缩模式压电徽位移驱动器的制作过程,应用高稳定的填满钨青铜型压电陶瓷作为该器件制备的基料,利用P-F干涉仪原理测量了电场-位移特性曲线,由此计算了压电常数d31并进行了讨论。该器件具有电控应变(位移)线性度高、滞后量小以及结构简单、制作工艺方便等特点,它在精密光学等技术领域有一定应用价值。     

压电厚膜的研究现状及趋势

随着电子元器件向小型、高灵敏、集成、多功能化方向发展,薄/厚膜材料及器件逐渐成为研究的重点.由于压电厚膜(10～100μm)兼具有压电陶瓷与压电薄膜的优点,是各种微型传感器和执行器的核心部分,已引起世界各国研究者极大的兴趣,但是大多数研究还处于实验阶段.评述了压电厚膜的制备方法、测试表征以及应用状况,归纳了压电厚膜研究的现状及发展趋势,指出了其中存在的问题及解决办法,并对压电厚膜今后的研究提出了一些建议.     

压电式纳米发电机及其混合器件的研究进展

随着化石能源的过度使用和开采,随之而来的能源和环境问题也日益尖锐,而人们对能源的需求不减反增,因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富,因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在受到外界作用发生机械变形时,能实现机械能向电能的转化,因此,压电式纳米发电机作为一种潜在的可持续、绿色能源,近年来受到广泛关注。从压电材料的分类入手,结合其制备方法、结构和性能等,对近年来一些研究成果进行了概述,详细评价了不同制备方法、结构对压电式纳米发电机压电性能的影响,并对今后发展进行了展望。     

五腔串联压电泵的设计制作与试验

为提高压电泵的输出能力,提出一种多腔串联压电泵,并从理论和试验两方面进行了研究.理论分析表明,在其他条件确定时,多腔串联压电泵的输出压力与泵腔数量n成正比,输出流量与姨%n成正比.设计制作了金属阀五腔串联压电泵,并以水为工作介质测试了工作腔数量不同时的输出特性.结果表明,压电泵工作腔数量不同时,存在不同的最佳工作频率使其输出压力或流量最大,且压力最佳频率及流量最佳频率均随工作泵腔数量的增加而增加,但增加幅度不同;在最佳频率时,五腔串联泵输出压力及流量均与工作腔数量成正比.在电压为150 V、工作频率为最佳频率时,5腔工作时的最大压力和流量分别为100 kPa和246.54 mL/min,分别为单腔工作时的6.7倍和4.2倍.     

国内压电陶瓷声马达的研究现状

综述了国内部分压电陶瓷声马达的研究发展情况,指出其产品开发所面临的困难,并提出今后需要进步解决的一些关键问题。     

利用厚度剪切压电效应的2—2型压电复合材料的性能研究

制备了利用厚度剪切压电效应的２２型压电复合材料，测试了在电场作用下压电复合材料的变形特性，初步研究了不同参数对压电复合材料变形性能的影响。结果表明：（１）由于柔性聚合物的加入，压电复合材料的变形性能得到了大幅度的提高；（２）随着ＰＺＴ体积份数的增大，压电复合材料的变形量增大，直至达到最大，随后则随着ＰＺＴ体积份数的增大而下降；（３）ＰＺＴ单元的尺寸越小，压电复合材料的变形量越大。     

塑料对0－3型锆钛酸铅压电复合材料性能的影响

研究了不同塑料尼龙１０１０和Ｅ－２０环氧树脂与锆钛酸铅（ＰＺＴ）复合而成的压电复合材料的压电性能，结果表明，尼龙１０１０－ＰＺＴ压电复合材料比Ｅ－２０环氧树脂－ＰＺＴ具有较低的饱和极化电场和较短的饱和极化时间，而且前者比后者具有更高的压电常数。