无铅压电陶瓷的研究进展

在压电陶瓷领域，无铅压电陶瓷从环保的角度考虑越来越引起人们的注意。本文主要综述了以BNT为基的3类无铅压电陶瓷体系。它们都是很好的无铅压电陶瓷的侯选材料，其中BNBT－6，BNTN－3和BNST－2的机电耦合常数K33分别为0．55，0．43，而且具有较高的频率常数和较小的介电系数，适用于众多高频超声换能检测领域以及压电致动装置等方面，所以作为无铅压电陶瓷它们是很有潜力的。     

Co、Sm共掺杂PZN-PZT压电陶瓷的低温烧结与电性能研究

试验采用传统固相法,成功制备出Co、Sm共掺杂的Pb_0.95Ba_0.05(Zn_1/3Nb_2/3)_0.2(Zr_0.52Ti_0.48)_0.8O₃+0.6mol%Co₂O₃+0.04mol%Sm₂O₃三元系压电陶瓷。研究分析了不同烧成温度下PZN-PZT压电陶瓷材料的压电性能、介电性能、相组成及其微观结构。结果显示,Co、Sm共掺杂不仅改善了PZN-PZT的压电、介电综合性能：d₃₃=301 p C/N,K_p=0.72,ε_r=1486.46,tanδ=0.11%,Q_m=515,而且将材料的烧成温度降低到950℃。     

WO3掺杂PMS—PNN—PZT压电陶瓷的压电性能的研究

用固相反应法制备了掺杂WO3的PMS—PNN—PZT压电陶瓷,研究了WO3对PMS—PNN—PZT陶瓷的相结构与压电性能的影响。WO3的加入促进了PMS—PNN—PZT压电陶瓷的烧结致密化。掺杂0．5wt％时,在1100℃下烧结具有最佳压电性能：d33=381pC·N^-1,Qm=1040,Kp=0．53,εr=1448,tanδ=0．0052。     

压电报警器PZT压电陶瓷的制备研究

本文采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%和0.35%的MnO_2和CeO_2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能得到最佳的优化:tgδ=0.0095;kp=0.634p C/N;d33=611;ε=2523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高,当铈的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化:tgδ=0.017;kp=0.623;d33=563p C/N,ε=3310。在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。     

国内外压电陶瓷的新进展及新应用

主要综述了近年来国内外压电陶瓷材料的最新进展和最新应用状况,以及为使压电陶瓷材料更充分应用于生产实践中所采取的一系列改性措施,其中包括锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷、不含铅的铋层压电陶瓷、钛酸铋钠(BNT)压电陶瓷及钛酸钡(BaTiO3)压电陶瓷系统.最后,还简要介绍了压电陶瓷材料未来的发展趋势.     

高温压电陶瓷掺杂研究现状

高温压电陶瓷应用广泛,掺杂是提高材料性能的重要手段之一。从离子取代(A位、B位及A/B位复合掺杂)、多元复合和助烧剂掺杂等方面阐述了高温压电陶瓷掺杂改性的研究现状,并提出了今后可能的发展方向。     

掺杂对PZT压电陶瓷的影响及研究进展

在介绍掺杂PZT压电陶瓷材料制备的基础上,总结出生产掺杂PZT材料的最佳掺杂条件,以及配方对压电陶瓷性能的影响,只要工艺合适,性能完全能再提高,对压电陶瓷材料的发展趋势进行了展望。     

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。     

0-3型压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的介电性能和压电性能

用压制成型法，以水泥为基体，铌镁锆钛酸铅(lead magnesium niobate-lead zireonate-lead titanate，PMN)陶瓷颗粒为功能体制备了水泥基压电复合材料。分析讨论了复合材料的压电性能和介电性能。研究了水泥水化龄期对复合材料压电性能的影响，并对其机理进行了初探。结果表明：随着PMN含量的增加，压电复合材料的压电应变常数d33和介电常数均增大；不像压电陶瓷或压电复合材料的压电性能随时问的延长而减弱，水泥基压电复合材料的压电性则是随着水泥水化龄期的延长而增加，当到达一定龄期后，压电性能趋于稳定。     

压电纤维复合材料能量采集仿真

采用多物理场仿真软件建立悬臂梁结构压电纤维复合材料仿真模型,研究了复合材料结构与性能参数对能量采集特性的影响及规律。研究表明:在相同宏观几何条件下,跟压电陶瓷相比,压电纤维复合材料能量采集装置的输出电压更高,且悬臂梁振动时的谐振频率更低,通过调节压电纤维尺寸和纤维含量可以调节输出电压和谐振频率。在固定复合材料尺寸情况下和恒定振动加速度条件下,压电纤维高度越小,压电纤维含量越低,聚合物基体弹性模量越小,则能量采集装置的输出电压越高,谐振频率越低,压电纤维体积分数为20%～30%可以获得较大输出电荷与输出电压。     

不同压电陶瓷体积分数对1-3-2型压电复合材料性能的影响

以环氧树脂为基体,铌镁锆钛酸铅[0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3·0.375PbTiO3·0.25PbZrO3,PMN]为压电功能体,采用切割-浇注法制备了1-3-2型压电复合材料.分析讨论压电陶瓷体积分数(φ,下同)对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能及声阻抗的影响.结果表明:随着PMN的φ的增加,复合材料的压电应变常数(d33)和声阻抗(2)增大;相对介电常数(εr)几乎呈线性增加,且当PMN的φ为47.47%时,复合材料的εr=1 660,远小于纯PMN陶瓷的(εr=4000).压电电压常数(g33)及介电损耗(tan δ)则呈下降趋势;与PMN相比较,1-3-2型压电复合材料厚度方向的谐振明显增强,机械品质因数(Qm)显著降低;随着PMN的φ的增加,复合材料的平面机电耦合系数(Kp)减小,而厚度机电耦合系数(Kt)增加.     

Sm掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PZT压电陶瓷的研究

本文通过一步反应合成法制备了铌镁-锆钛酸铅(Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃,PMN-PZT)压电陶瓷,研究了稀土元素钐(Sm)掺杂对PMN-PZT(x%(摩尔分数)Sm-PMN-PZT)结构与电学性能的影响规律,得到了具有高压电性、高机电耦合系数和高居里温度的压电陶瓷。当x=2.0时,压电常数d₃₃=611 pC/N,机电耦合系数k_p=0.68,介电损耗tan δ=1.65%,相对介电常数ε_r=2 650,居里温度T_C=283 ℃。测试压电陶瓷电致应变性能,在3 kV/mm下单极电致应变达到0.20%,显示出其大应变材料的特征。结果表明,Sm掺杂PMN-PZT压电陶瓷具有优异的综合电学性能,有望在换能器、传感器以及致动器等领域广泛应用。     

BNT系无铅压电陶瓷的研究进展

(Bi1/2Na1/2)TiO3基无铅压电陶瓷是目前研究最广泛,最具吸引力的无铅压电陶瓷体系.本文主要综述了近几年国内外专家重点研究的以BNT为基的4类无铅压电陶瓷,并指出目前国内外学者对钛酸铋钠粉体合成的关注.     

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％.     

高温下L12ZrO3吸附CO2的研究进展

Li2ZrO3能够在高温下吸附CO2,并且其吸附效率高、速度快、稳定性好且能够重复利用。作者对近年来有关Li2ZrO3材料吸附CO2的研究进行了分析,比较了Li2ZrO3的各种合成方法的优缺点,介绍了Li2ZrO3吸附CO2的反应机理,分析了影响Li2ZrO3吸附CO2的吸附量及速率的各种因素,并对高温下吸附CO2的Li2ZrO3材料的前景进行了展望。     

Sb3+掺杂Li0.02(Na0.53K0.48)0.98Nb0.8Ta0.2O3无铅压电陶瓷的电学性能

用传统的固相反应烧结法制备了Li0.02(Na0.53K0.48)0.98 Nb0.8Ta0.2O3-xSb2O3(LNKNT-xSb2O3)无铅压电陶瓷,研究了Sb3+掺杂对陶瓷晶体结构、显微结构及压电性能的影响.研究结果表明,Sb3+掺杂LNKNT陶瓷属于明显的“软性”掺杂,少量掺杂Sb3+能显著提高陶瓷的烧结及压电性能.当烧结温度为1100℃,掺杂量为2wt％时,LNKNT-0.02Sb陶瓷达到最好的压电性能:d33=193 pC/N,KP=49.5％,εr=779,Pr=16μC/cm2,应变达到2.3％,但机械品质因数QM从110.97降低到了85,介电损耗tanδ从1.66％增加到了2.01％.     

压电陶瓷材料的研究进展与发展趋势

介绍了压电陶瓷材料的研究现状及发展历程,探讨了掺杂元素对压电陶瓷性能的影响,概述了压电陶瓷材料的发展趋势及研究方向。     

Mn2+、Nb5+共掺BaTiO3陶瓷的制备及压电性能的研究

本文采用改进的固相反应法,制备了施主杂质Nb5 和受主杂质Mn2 共掺的BaTiO3陶瓷。按不同Nb5 、Mn2 的掺杂量,分别在1180℃、1210℃、1250℃、1280℃温度下煅烧。实验结果表明:当烧结温度为1250℃、掺杂量为0.05mol%时,制得的试样性能较好。     

LiTaO3压电陶瓷烧结工艺的优化

采用氮气保护热压烧结工艺制备LiTaO3压电陶瓷材料,研究了不同烧结方法和热压烧结压力对LiTaO3压电陶瓷致密度和力学性能的影响。无压烧结不能得到烧结致密的LiTaO3基压电陶瓷。1300℃/25MPa热压烧结制备的纯LiTaO3陶瓷的烧结致密度很低,只有91.5%,其各项力学性能很差。1300℃/35MPa热压烧结制备的纯LiTaO3陶瓷材料的致密度较高,已经达到了97%,材料烧结较致密,气孔较少,但由于LiTaO3本身性质所限其各项力学性能变化不大。