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。     

PZT/PVDF压电复合材料的制备及性能

X射线衍射测试表明,用氧化物烧结法制备的PZT粉末,其Zr与Ti的原子比为52:48,为纯四方钙钛矿型结晶相;用模压/烧结工艺制备了六种含PZT不同体积分数的PZT/PVDF复合材料;介电性和压电性的测试表明,随着PZT体积分数的增加,材料的电性能参数呈非线性增大,当PZT的体积分数超过70%时,介电常数ε和压电常数d33值迅速增加,当PZT体积分数达到90%时,其电性能与纯PZT相当.     

PZT/Ag功能复合材料的介电常数异常

以PZT和纯Ag粉末为原料, 在1200℃下用普通粉末烧结工艺制备了PZT/Ag复合材料. 尽管烧结温度超过了Ag的熔点, Ag粉末并未氧化, 也未与PZT相中的Pb发生反应形成合金, 而是以单质Ag的形式弥散分布在PZT基体中, 并且PZT/Ag界面结合良好, 同时发现有微量的Ag替代Pb进入了PZT的晶格位置. 在015vol% Ag成分范围内研究了PZT/Ag功能复合材料的介电性能, 发现其介电常数\varepsilon_ r随Ag含量的变化表现为先降后升(临界成分点: 1vol% Ag)的趋势, 并不符合用于预测介电体中添加导电第二相引起介电常数增加的经典Maxwell方程. 在钙钛矿结构A位离子取代和渗流效应的理论基础上解释了上述介电常数的异常变化, 认为是由于在低成分范围内, Ag⁺取代Pb²⁺降低介电常数ε_r并起主导作用; 随着Ag含量的增加, Ag第二相颗粒之间建立的有效介电场增加了介电常数并逐渐起主导作用.     

微波介质陶瓷Ca3LiNiV3O12的低温共烧结及性能研究

微波介质陶瓷在现代化的移动通信技术中发挥着越来越重要的作用,而多层片式结构是实现微波电路元器件进一步小型化的重要途径。多层片式结构需要实现微波介质陶瓷同高导电率的电极如Ag、Cu的共烧,然而Ag(961℃)、Cu(1064℃)的熔点相对陶瓷的烧结温度比较低。因此,在保证陶瓷材料良好介电性能的同时,寻找能够与Ag、Cu共烧的低温烧结的微波介质陶瓷将是今后发展的方向。我们研究了一种新的微波介质陶瓷Ca3Li Ni V3O12(CLNV),其最佳烧结温度在900℃,可以达到和熔点较低的Ag电极的共烧,共烧时样品和Ag电极界面处并没有界面反应和发生明显的扩散现象。CLNV陶瓷的相对介电常数εr=11.84;相对密度D=3.48g/cm3。     

铈掺杂对PZT压电陶瓷性能的影响

研究了铈掺杂对PZT(锆钛酸铅)压电陶瓷材料的相组成、微观结构、介电性能、压电性能及铁电性能的影响,并对实验结果做出物理机理的解释.实验结果表明,适量的铈掺杂有利于材料结构的致密,提高了体电阻率,解决了材料在高温高场下极化困难的问题,在铈掺杂量为0.4%(摩尔分数)时,制备出综合性能良好的PZT压电陶瓷:室温时εr=958,tgδ=0.24%,d33=239pC/N,Kp=0.45,Qm=886,适合制备大功率压电陶瓷.     

PZT陶瓷/橡胶复合材料的压电性能

用PZT压电陶瓷粉末分散在无压电性的橡胶基体中制成压电复合材料。通过压电常数和介电常数测定、扫描电镜、介电谱等手段研究了有关因素对复合材料压电性能的影响。结果表明,复合材料的压电常数d₃₃随PZT体积含量φ和橡胶介电常数ε₁的增加而增大,随PZT介电常数ε₂的增加而减小,符合理论式 d₃₃=15φε₁d₃₃/(1-φ)(2+3φ)ε₂ 橡胶基体的极性基团、极性链节和交联健偶极的转向极化及分子链的柔性对复合材料的极化和压电常数有重要影响。橡胶的极性越大及分子链的柔性越高,则复合材料的压电常数d₃₃越高。      

（K0.54N0.46）NbO3-LiSbO3无铅压电陶瓷的电学性能与相结构

利用传统的电子陶瓷工艺制备了（1-x）（K0.54Na0.46）NbO3-xLiSbO3[（1-x）KNN-xLS]无铅压电陶瓷，研究了LiSbO3对（KNN-xLS陶瓷的相结构与介电压电性能的影响．研究结果表明，（1-x）KNN-xLS陶瓷的准同型相界位于0．04〈x〈0．06；（1-x）KNN-xLS陶瓷的电学性能强烈地依靠化学成分，在准同型相界附近具有加强的电学性能；（1-x）KNN-xLS0=O．05）陶瓷的室温压电常数达220pC/N，径向机电耦合系数达43％，居里温度为368℃，正交．四方转变温度为90℃，介电常数为l145，介电损耗为2．8％，剩余极化值为26．6p．C/cm^3，矫顽场为13．8kV/cm．因此可以认为，该陶瓷体系是具有应用前景的无铅压电陶瓷材料之一．     

高介电高压电活性PLZT陶瓷材料的研究

利用改进的固相烧结工艺设计和制备出一种具有高介电常数、高压电系数的PLZT陶瓷材料。研究了Sb2O3、BaTiO3的不同掺杂量对PLZT陶瓷的介电性能和压电性能的影响。实验发现，当Sb2O3和BaTiO3含量的质量百分比均为0．5％时，PLZT陶瓷的介电性能、压电性能较佳，相应的物理参数为：频率为1kHz时室温相对介电常数εr=4500。压电常数d33=640pC／N，压电耦合系数kp=0．7，密度ρv=7．914g／cm^3．居里温度Tc=213℃，介电损耗tgδ=0．0175。该材料在叠层电容器、压电陶瓷固体继电器、压电驱动器及压电电声器件等方面具有良好的应用前景。     

PZT/P VDF 压电复合材料的制备及其性能研究

用氧化物一步合成法制备了PZT 粉末, X 射线衍射测试结果显示, 它是Zr/T i 为52∶48 的纯四方钙钛矿型结晶相, 并用SEM 观察了PZT 粉末的形貌; 用热分析仪测试了PVDF 的固化温度; 在自制模具上采用模压/烧结工艺获得了六种含PZT 不同体积含量的PZT/ PVDF 复合材料; 对其介电性和压电性的测试表明, 随着PZT体积含量的增加, 电性能参数呈非线性增大, 当PZT 的体积份数超过70% 时, 介电常数E和压电常数d₃₃值迅速增加, PZT 体积份数达到90% 时, 其电性能参数与纯PZT 值接近, 但此时复合材料的脆性较大, 已没有实用价值。     

用Sol—Gel法制备PZT铁电陶瓷及薄膜

用Sol-Gel法制备了Pb(Zr0.5Ti0.5)O3(PZT)铁电陶瓷与薄膜，观察了它们的结晶情况并测定了它们的电学性能。利用Sol-Gel法，可降低PZT陶瓷粉料的预烧温度约200℃，所得陶瓷致密，晶粒均匀；具有较好的介电性能。PZT陶瓷显示弥散相变特征，PZT薄膜的晶化受基底影响很大，基底晶格越完整，与PZT薄膜的晶格失配率越小，PZT薄膜的晶化就越。采用PbTiO3过渡层促进PZT薄膜在镀铂硅片上晶化。PbTiO3过渡层与PZT薄膜的串联电路，其表观电学性能与相应的PZT体材料相近。     

压电陶瓷粒度分布对锆钛酸铅/聚偏氟乙烯复合材料电性能的影响

将不同粒度的锆钛酸铅(PZT)陶瓷粉进行复配,制成不同粒度分布的PZT陶瓷颗粒,然后与聚偏氟乙烯(PVDF)复合制备不同PZT粒度分布的PZT/PVDF复合材料,研究了复合材料的介电性能和压电性能。结果表明,当陶瓷颗粒体积分数高达70%时,双峰分布复合材料的压电系数可达75 pC·N-1。这是由于双峰分布复合材料中大陶瓷颗粒保持了完整的钙钛矿结构,小陶瓷颗粒填充在大颗粒之间,陶瓷颗粒彼此联接,形成了更多的电-力耦合通道,有效地实现了压电效应的传递。大陶瓷颗粒完整的钙钛矿结构以及大、小颗粒的协同堆砌效应,提高了PZT/PVDF复合材料的电性能。     

PZT压电复合材料圆环性能仿真和制备

高频宽带全向换能器是水声换能器研究的发展方向,PZT压电复合材料圆环既能够水平全向发射和接收水声信号,同时又使换能器的带宽得到扩展。利用ANASYS有限元仿真软件对2-2型压电复合材料圆环结构进行模态仿真,得到带宽和结构尺寸的关系曲线。在仿真模拟的基础上,形成设计方案,将压电陶瓷圆环沿轴向方向均匀切割,把环氧树脂浇注于切槽,经打磨和被覆电极,制成2-2型压电复合材料圆环。对压电复合材料圆环的压电和介电性能进行测试,结果为谐振频率388k Hz,带宽11.2k Hz,声阻抗18.05Mraly,相对介电常数859,声速3200m/s,d33常数480 p C/N,振动位移89.5pm。该压电复合材料圆环适合做水平全向宽带换能器。     

0-3 型压电陶瓷/ 硫铝酸盐水泥复合材料的介电性及压电性

以硫铝酸盐水泥为基体, 铌镁锆钛酸铅(PMN) 陶瓷颗粒为功能体制备了水泥基压电复合材料。重点讨论了复合材料的介电性能和压电性能。结果表明: 水泥基压电复合材料的介电温谱在- 30 ℃～150 ℃范围内较平坦, 表现出优良的介电温度稳定性, 而介电损耗随着温度的升高而增加; 水泥基压电复合材料的压电应变常数和介电常数均随着PMN 含量的增加而增大。      

PZT/环氧树脂1-3-2型压电复合材料的制备及性能

采用压电陶瓷基板与1-3型压电复合材料串联连接,沿表面两相互垂直的方向切割PZT陶瓷,在切槽间浇注环氧树脂,制备出新型的1-3-2型压电复合材料.实验测试了材料的压电和介电性能,结果表明其d33常数达到400 pC/N,振动位移113.5pm,声速3500m/s,声阻抗17.6Mraly,厚度机电耦合系数0.62,带宽3.6kHz,相对介电常数817,介质损耗0.02.     

激光脉冲外延生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜及其特性研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极并外延生长(100) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜,系统研究了生长温度对PZT外延结构和电学特性的影响.研究发现当生长温度高于550℃时即可得到外延(100)PZT薄膜.在对所制备的PZT薄膜的结构和性能测试表明,650℃下生长的PZT薄膜外延性最佳,并且表现出优异的介电和铁电性能,介电常数ε、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为900、26.5 μC/cm2和52.1kV/cm.试验还证实这种外延PZT薄膜具有优良的抗疲劳特性,可用于铁电存储器的制备中去.     

0-3 PZT/PVDF 压电复合材料的制备及其性能

采用溶液混合法制备PZT/PVDF压电复合材料。首先用水热法制备出适合溶液混合的PZT陶瓷粉末,并根据陶瓷粉末对PVDF的吸收量,选择乙醇作为PVDF的溶剂进行混合,然后烘干制备PZT/PVDF复合粉末,再成型极化。实验结果表明,这种复合方法提高了PZT陶瓷颗粒在PVDF有机基体中的分散度,使材料内部均匀,结构致密,从而提高了PZT/PVDF压电复合材料的压电和介电性能。      

CeO_2掺杂对SrNa_(0.5)Bi_(4.5)Ti_5O_(18)高温无铅压电陶瓷性能的影响

用固相合成法制备SrNa0.5Bi4.5Ti5O18+x%(质量分数)CeO2(SNBTCx)铋层状无铅压电陶瓷,研究了CeO2掺杂对SNBTCx陶瓷微观结构和电性能的影响。结果表明,CeO2掺杂并未改变SNBTCx陶瓷的晶体结构,所有样品均为单一的铋层状结构陶瓷;CeO2掺杂没有使SNBTCx陶瓷居里温度发生明显变化,居里温度均高于560℃;随着CeO2掺杂量的增加SNBTCx陶瓷材料的介电常数减小,但是其介电损耗先增大后减小。当CeO2掺杂量为0.3%(质量分数)时SNBTC0.03陶瓷具有最优电性能:Tc=567℃,d33=29 p C/N,tanδ=0.015,且在500℃退极化处理后,其d33仍保持在22 p C/N以上,说明SNBTC0.03陶瓷可在高温下应用。     

Ta掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3-0.02NaNbO3压电、介电性能的影响

在制备无铅压电陶瓷的前沿探索中首次研究了Ta掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3-0.02NaNbO3系压电陶瓷的压电、介电性能的影响.研究表明,掺杂适量的Ta有利于提高其性能.当Ta掺杂量为0.4mol时,压电常数d33达到最大值114pC/N;相对介电常数εT33/ε0、机电耦合系数kp也达到最大值431和0.184;而介电损耗tgδ随Ta含量的增加变化不大.     

溶胶-凝胶法制备(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3陶瓷的性能

测量了使用溶胶-凝胶工艺制备的 (Bi0.5Na0.5)1- xBaxTiO3(x=0,0.02,0.04,0.06)系无铅 压电陶瓷的介电、压电和弹性参数.研究发现,该工艺制备的 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷具有 此系列最强的压电性能, 与传统工艺制备的该类压电陶瓷相比, 溶胶-凝胶工艺制备的 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷具有压电常数( d33=173× 10- 12C/N)、机电耦合系数( kt=56%, kp= 26%)、泊松比(ν =0.3)提高; 频率常数( Nt=2250Hz· m, Np=2810Hz· m)、退极化温度( Td= 75℃)降低以及介电常数(εTr33=820)、介电损耗( tgδ=3.9%)稍大的特点.     

成型压力对0-3型锆钛酸铅/水泥压电复合材料的影响

以快硬硫铝酸盐水泥为基体,以锆钛酸铅(PZT)为功能相,用压制成型法制备出0-3型PZT/水泥基压电复合材料。分析成型压力对PZT/水泥基压电复合材料的压电性和介电性的影响,结果表明:不同粒径PZT颗粒作为功能相的水泥基压电复合材料,成型压力对其压电性和介电性有不同的影响。在30~90 MPa压力范围内,成型压力越大,PZT/水泥压电复合材料的压电应变常数d33和相对介电常数εr均显著提高,这是由于气孔率随压力增大而减少,而压电电压常数g33的变化则与功能相的粒径有关。机电耦合系数也有着不同的变化趋势,对于6μm和126μm PZT/水泥压电复合材料,其机电耦合系数Kt和Kp随压力增大缓慢下降,而对于430μm PZT/水泥压电复合材料则呈上升趋势。当压力达到150 MPa时,其压电性和介电性均急剧减小。