NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了（1-x）（K0．5Na0．5）NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷，研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征．制备的（K0．5Na0．5）NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钦矿结构，室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变，显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异．与（K0．5Na0．5）NbO3陶瓷相比，（K0．5Na0．5）NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低，烧结特性得到改善．（K0．5Na0．5）NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能，其中0．94（K0．5Na0．5）NbO3—0．06LiNbO3（x=0．06）陶瓷的压电常数d33达到205pC／N，机电耦合系数kp为40．3％，kt达到49．8％．     

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷研究进展

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷体系是目前研究最广泛的功能陶瓷材料之一.综述了BNT基无铅压电陶瓷的研究现状,讨论了相关体系的设计方法、铁电性、压电性以及BNT体系的制备方法.分析比较了BNT系压电陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)压电陶瓷的性能差异以及存在的问题,对BNT基无铅压电陶瓷进行了展望.     

无铅压电陶瓷K0.5Na0.5NbO3-BiFeO3的烧结工艺与压电性能研究

采用传统常压固相烧结工艺制备了掺杂0.8at%BiFeO₃(BF)的K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN) 无铅压电陶瓷,着重研究了烧结温度与保温时间对陶瓷的晶体结构、相转变、致密度与压电、介电性能的影响. 研究结果表明, 所有陶瓷样品都为单一的钙钛矿结构, 烧结温度与保温时间对陶瓷样品的室温晶体结构与相转变温度几乎没有影响, 但对陶瓷的表面形貌、密度和压电性能有较大的影响. 当保温时间为3h,在1100℃至1150℃范围内, 随烧结温度的升高,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数Kp及机械品质因数Qm均一直升高, 介电损耗tanδ则显著降低. 当烧结温度为1150℃时, 随保温时间的增加, 陶瓷的压电性能先显著提高后基本保持不变. 1150℃保温2h烧结的陶瓷获得良好的性能：密度ρ=4.50g/cm³（致密度为95.63%）, d₃₃=132pC/N, K_p=45%, Q_m=333.73, tanδ=2.39%.     

(Na0.5K0.5)NbO3基无铅压电陶瓷的研究

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能，已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷（Na0．5K0.5）NbO3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面，归纳和分析了（Na0．5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展，并对（Na0.5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.     

(NaBi)0.5TiO3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了钙钛矿结构（NaBi）0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状.评价了（NaBi）0.5TiO3基无铅压电陶瓷的三种改性方法：氧化物掺杂改性、固溶体改性和工艺改性.研究表明：几种方法复合改性效果更佳,无铅压电织构陶瓷压电性能远远优于传统工艺制备的无铅压电陶瓷.     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

Piezoelectric Properties of （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 Ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 （x=0.057-0.066） were synthesized by an ordinary sin-tering technique. Substituting Li for K can lead to structural distortion, which improves the Curie temperature （To） greatly. By adding appropriate LiNbO3 content, piezoelectric constant d33 values reach 202-212 pC/N. Electromechanical coefficients of the planar mode reach 44.4%-46.8%. The dielectric loss is below 2.6%, which is much lower than reported （about 50%）. The To of （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 （x=0.057-0.066） is in the range of 490-510℃, at least 70℃ higher than that of pure （Na0.5K0.5）NbO3 ceramics. The results show that （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 ceramic is a kind of good lead-free high-temperature piezoelectric material.     

RTGG法制备(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电织构陶瓷的研究

以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷。研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律。结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N。     

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.     

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。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３和（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的电滞回线、压电性能和热滞现象·得到（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的剩余极化Ｐ_ｒ＝１９ｕＣ／ｃｍ^２、矫顽场Ｅ_ｃ＝４．７ｋＶ／ｍｍ．发现用适量的Ｂａ^２＋取代（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）^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．     

(K_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Li_xNb_(1-y)Sb_yO_3系无铅压电陶瓷的弥散相变研究

采用传统陶瓷工艺制备了(K0.5 Na0.5)1-xLixNb1-ySbyO3(KNLNSx-y,x=0～10%(摩尔分数),y=2%～8%(摩尔分数))系无铅压电陶瓷,研究了Li+和Sb5+的取代对KNLNSx-y系材料的相变弥散性的影响.结果表明,在所研究的组成范围内,KNLN-Sx-y,陶瓷都形成了单一的钙钛矿结构,Li+和Sb5+蚪进入了KNN晶格形成固溶体;随着Li含量的增加,KNLNSx-5陶瓷四方-立方相变的弥散性有所减弱;随着Sb含量的增加,KNLNS2-y,陶瓷四方-立方相变的弥散性有所增强.采用修正的居里-外斯定律能够较好的描述KNLNSx-y陶瓷在高于居里温度情况下的介电常数与温度的关系;利用有序-无序理论对该介电弥散现象进行了解释.     

Bi0.5Na0.5 TiO3基无铅压电陶瓷应用的研究进展

随着人们环保意识的增强,作为环境友好型的无铅压电陶瓷典型代表Bi0.5Na0.5TiO3基压电陶瓷已成为压电陶瓷领域研发的热点材料之一.结合目前有关报道,着重介绍了近年来国内外该陶瓷在相关电子器件中的应用,并展望了BNT基无铅压电陶瓷应用的发展趋势.     

非化学计量比对(K0.465Na0.465Li0.07)(Nb0.95Sb0.05)O3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

通过传统固相合成工艺制备了(K0.465+xNa0.465+yLi0.07)(Nb0.95-zSb0.05)O3(x,y,z=-0.01～0.02)无铅压电陶瓷,研究了非化学计量比对陶瓷结构及压电性能的影响。结果表明符合化学计量比的陶瓷具有四方钙钛矿结构;在实验范围内,K和Nb的过量或少量均不会改变体系的相结构,而Na过量将会导致体系正交-四方相变温度升高到室温以上,并且正交-四方相变温度随y的增加而升高;过量添加约0.5%(摩尔分数)的K或Na便能补偿在高温烧结时的碱金属元素的挥发损失,进而提高陶瓷的压电性能;该体系陶瓷的组分在较大范围内变化时(如当y=z=0时,x=0～0.02;当x=z=0时,y=0～0.01;以及当x=y=0时,z=-0.01～0.005),仍然能保持d33>200pC/N和kP>40%这样较好的性能。上述结果不仅有利于在研究中材料制备工艺的重复,而且有利于当材料在器件应用时所面临的规模化生产。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3系无铅压电陶瓷研究现状与展望

BNT陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而倍受青睐.本文介绍了无铅压电陶瓷的研究概况、相变过程及其基本性质、制备工艺,根据已有的研究经验着重对BNT陶瓷掺杂改性进行了探讨,并展望了它的发展前景.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了（Na0.5Bi0.5)Tio3（简写为NBT）基无铅压电陶瓷的发展现状，特性及影响因素，用分子轨道理论解释了NBT强铁电性的成因，对研究较多的三个体系：NBT-ATiO3(A=Ca,Sr,Ba),NBT-BNbO3(B=Na,K)和NBT－Ln掺杂体系给予了概括介绍，内容包括成分配比，性能和应用，并提出了NBT基无铅压电陶瓷的设计原则。     

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.     

Dielectric and piezoelectric properties of CeO2-added nonstoichiometric (Na0.5K0.5)0.97(Nb0.96Sb0.04)O3 ceramics for piezoelectric energy harvesting device applications

In this study, nonstoichiometric (Na(0.5)K(0.5))(0.97)(Nb(0.96)Sb(0.04))O(3) ceramics were fabricated and their dielectric and piezoelectric properties were investigated according to the CeO(2) addition. In this ceramic composition, CeO(2) addition improved sinterability, electromechanical coupling factor k(p), mechanical quality factor Q(m), piezoelectric constant d(33), and g(33). At the sintering temperature of 1100°C, for the 0.2wt% CeO(2) added specimen, the optimum values of density = 4.359 g/cm(3), k(p) = 0.443, Q(m) = 588, ε(r) = 444, d(33) = 159 pC/N, and g(33) = 35 × 10(-3) V·m/N, were obtained. A piezoelectric energy harvesting device using 0.2 wt% CeO(2)- added lead-free (K(0.5)Na(0.5))(0.97)(Nb(0.96)Sb(0.04))O(3) ceramics and a rectifying circuit for energy harvesting were fabricated and their electrical characteristics were investigated. Under an external vibration acceleration of 0.7 g, when the mass, the frequency of vibration generator, and matching load resistance were 2.4 g, 70 Hz, and 721 Ω, respectively, output voltage and power of piezoelectric harvesting device indicated the optimum values of 24.6 mV(rms) and 0.839 μW, respectively-suitable for application as the electric power source of a ubiquitous sensor network (USN) sensor node.     

高Q值(1-x)(Sr0.2Nd0.208Ca0.488)TiO3-xNd(Ti0.5Mg0.5)O3微波陶瓷的微结构及介电性能研究

采用固相法制备了(1-x)(Sr_0.2Nd_0.208Ca_0.488)TiO₃-xNd(Ti_0.5Mg_0.5)O₃(0.3≤x≤0.4, SNCT-NTMx)系微波介质陶瓷材料, 并研究了该体系的相组成、显微结构、烧结性能和微波介电性能之间的关系。结果表明: 在x = 0.3~0.35范围内, SNCT-NTMx陶瓷形成了正交钙钛矿固溶体, 并伴随有少量未知第二相; 当x增至0.4时, 第二相含量有所增加。介电性能研究结果显示: 随着x的增加, 体系介电常数(ε_r)减小, 但品质因子(Q×f)得到改善; 此外, 体系谐振频率温度系数(τ_f)随NTM含量的增加逐渐向负值方向移动。当x = 0.35, 陶瓷样品在1520℃烧结4 h 得到的微波介电性能较优: ε_r=50.1, Q×f =44910 GHz, τ_f= -1.7×10^-6/℃。