低温烧结改性PbTiO3压电陶瓷材料的研究

研制了一种添加Bi(Cd1/2Ti1/2)O3、MnO2、SiO2的新型低温结改性PbTiO3压电陶瓷材料,实验发现低熔物SiO2是影响烧结的主要因素,除能明显降低该材料烧结温度外,还能起掺杂性作用。该材料具有低烧结温度、高压电活性、大压电各向异性、较高机械品质因素及低介电常数等特点,960℃烧成时主要性能参数为：厚度机电耦合系数kt=0.49;径向机电耦合系数kp=0.027;压电各向异性比kt/kp=18;压电应变常数d33=65pC.N∧-1;机械品质因素Qm=541,密度ρv=7.4g.cm∧-3,居里温度Tc=312℃,介电常数ε∧T33/Eo=177,介质损耗tanδ=0.63%,该材料在叠层压电滤波器和叠层压电和压变压器方面显示出很好的应用前景。     

SiO_2掺杂低温烧结PMMNS压电陶瓷的结构和性能

采用固相二步合成法制备SiO2掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)0.05(Mn1/3Nb2/3)0.04(Mn1/3Sb2/3)0.01Zr0.45Ti0.45O3(PMMNS)压电陶瓷,探讨了不同SiO2掺杂量对陶瓷样品的相结构和机电性能的影响。结果表明:在烧结温度为980℃时,可以得到纯钙钛矿结构PMMNS陶瓷。SiO2的加入,明显降低了PMMNS陶瓷的烧结温度。当SiO2的掺杂量为质量分数0.10%时,所得性能最佳:kp=0.51,d33=323pC/N,Qm=1475,tanδ=0.0038和εr=1762。     

SiO2对低温烧结PMSZT压电陶瓷性能的影响

探讨了低温烧结时SiO2掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(PMSZT)压电陶瓷性能的影响,通过X-射线衍射及扫描电镜分析Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3 w(SiO2)(w=0.05%~0.30%,质量分数)陶瓷的相组成和显微结构。结果表明,合成温度900℃时,可得到钙钛矿结构。w(SiO2)不同时PMSZT试样均为四方相和三方相共存,随着w(SiO2)的增加,三方相在准同型相界中的比例略有增加。当w(SiO2)=0.10%时,得到电性能优良的压电陶瓷,相对介电常数3Tε3/0ε=1 290,介质损耗tanδ=0.4%,压电常数d33=264 pC/N,机电耦合系数kp=0.59,机械品质因数Qm=3 113。SiO2的加入使PMSZT陶瓷的居里温度降低,谐振频率随温度的变化几乎都是正。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷烧结及极化工艺优化

采用传统固相法在烧结温度1 110～1 150℃内成功制备了(K_0.5Na_0.5)_0.98Li_0.02Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05O₃(LTS-KNN)无铅压电陶瓷,所有样品结晶性良好,无第二相产生。在1 130℃下烧结的压电陶瓷致密度良好,陶瓷表现出较好的压电性能。通过调节极化电场与极化温度可改善陶瓷的极化程度,进而优化陶瓷的压电性能。实验结果表明,在烧结温度为1 130℃,极化电场为3 kV/mm,极化温度为60℃时,陶瓷的压电性能达到最佳,即压电常数d₃₃ =310 pC/N,机电耦合系数k_p =48%。     

Bi、Cu共掺杂钛酸钡基压电陶瓷的制备与研究

采用溶胶-凝胶自燃烧工艺成功制备出(Ba0.99Bi0.01)(Cu0.005Ti0.995)O3微细粉料,并烧结成瓷.利用X线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)分析了样品的物相及显微形貌,发现样品为四方钙钛矿结构,晶粒大小均匀.研究了不同烧结温度的(Ba0.99Bi0.01)(Cu0.005Ti0.995)O3陶瓷居里温度的变化、介电温谱、压电特性及其温度稳定性.实验表明,以Bi、Cu进行掺杂可降低钛酸钡的烧结温度,且有效改善了其电性能,居里温度从不掺杂时的120℃提高到155℃,温度1 240℃烧结样品表现出最佳的综合压电性,压电常数(d33)为80 pC/N,机电耦合系数(kp)为12.6％,品质因数(Qm)为310,压电常数(d31)为－ 16.8 pC/N,且其压电性的温度稳定性有了很大提高.     

烧结工艺对PMS-PNN-PZT压电厚膜性能的影响

采用丝网印刷法制备了PMS-PNN-PZT四元系压电厚膜陶瓷材料。研究了压电厚膜的烧结温度、烧结气氛对其压电、介电等性能及微观结构的影响。用XRD和SEM分析材料的相组成、厚膜定位及显微结构,结果表明,在密封埋粉的PbO气氛中,烧结温度1060℃,保温时间2 h,制得一种性能良好的压电厚膜陶瓷材料。其中,该压电厚膜压电常数d33为240 pC/N,相对介电常数rε为1 112,机械品质因数Qm为1250,机电耦合系数kp为0.52。     

烧结温度对CFO/PMN-PT磁电复合陶瓷性能的影响

采用传统固相法制备了质量比为1∶4的CoFe2O4/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3(CFO/PMN-PT)磁电复合陶瓷,研究了烧结温度(900～1100℃)对所制复合陶瓷性能的影响。结果表明,复合陶瓷中尖晶石结构的CFO与钙钛矿结构的PMN-PT共存,没有其他杂相生成,复合陶瓷的密度以及压电常数d33在1000℃时达到最大值,分别为7.07g/cm3和212pC/N。磁电电压系数αE33随烧结温度的增加逐渐增大,在1100℃烧结时达到最大值8.4mV/A,而磁电电压系数αE31随烧结温度的增加先增大后减小,在1000℃烧结时达到最大值4.8mV/A。     

烧结工艺对PSN-PZN-PMS-PZT瓷性能的影响

采用二次合成工艺得到了Pb(Sn1/3Nb2/3)0.03(Zn1/3Nb2/3)0.03(Mn1/3Sb2/3)0.04Zr0.435Ti0.465O3(PSN-PZN-PMS-PZT)五元系压电陶瓷。分析讨论了压电陶瓷的烧结温度与体密度、气孔率、晶粒大小及介电、压电性能的关系。并研究升温速度,保温时间对介电、压电性能的影响。结果表明,升温速度过快时材料致密性下降;烧结温度1 260℃保温3 h,得到一种综合性能优良的压电材料。其主要参数:r为1 390,d33为300 pC/N,kp为55.1%,Qm为1 180,tg为0.30?02。     

BBC掺杂BSNN-BSZT陶瓷低温烧结性能的研究

采用传统的两步固相反应法制备了一种低温烧结的CuBBiO_4-(Ba_(0.8)Sr_(0.2))(Ni_(1/3)Nb_(2/3))-(Ba_(0.8)Sr_(0.2))(Zr_(0.5)Ti_(0.5))(BBC-BSNN-BSZT)压电陶瓷,并研究了CuBBiO_4(BBC)掺杂量对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电性能和烧结温度的影响。研究结果表明,制备的陶瓷样品为单一的钙钛矿相,未发现其他杂相;掺杂的BBC低熔点化合物在烧结中提供适量液相,促进烧结,样品可在925℃烧结致密。该压电陶瓷材料的居里温度由158℃提升到230℃;当掺杂w(BBC)=0.75%(质量分数)时,陶瓷达到最佳压电性能:压电常数d_(33)=613pC/N,机电耦合系数k_p=0.7,介电常数ε_r=3 926,介电损耗tanδ=0.005 2,品质因数Q_m=70。居里温度T_C=227℃。     

PSN-PZN-PMS-PZT五元系压电陶瓷性能的研究

采用二次合成工艺得到了PSN—PZN—PMS—PZT五元系压电陶瓷。实验数据表明：组成在准同型相界处压电陶瓷的综合性能达最佳。在此基础上，分析组成在准同型相界处压电陶瓷的烧结温度与体密度、气孔率、晶粒大小及介电、压电性能的关系。结果表明，在合成温度为860℃时可得到钙钛矿结构。烧结温度1260℃保温3h条件下，得到一种综合性能优良的压电材料。主要参数为：ε33^T/ε0=1390，tanδ=0．32％，d33=303pC／N，kp=55．1％，Qm=1180。定量Sr^2＋、Ba^2＋的加入使相界向富锆方向移动，性能参数为，ε33^T/ε0=1162，tanδ=0．30％，d33=307pC／N，kp=56．8％，Qm=1230。     

压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0     

在压电谐振基波附近的压电应变研究

本文根据PZT压电陶瓷的压电与弹性特性,应用谐振理论对其压电基波频率附近的压电位移作了计算;另一方面,采用一种高频激光双束干涉仪,测量了压电位移的位移量。其实测值和理论计算值是一致的。     

基于压电效应的能量收集

介绍了利用压电陶瓷元素进行能量收集,并对其进行了理论分析.为能对负载进行供电,使用DC-DC变换器对电压进行变换,同时增加了输出功率.最后实验结果对前面的模型理论分析进行了验证.     

基于分块压电悬臂梁的压电地板单元研制

为了提高压电地板的发电功率,将压电圆盘或正方形压电结构分块成悬臂梁。有限元静态分析表明,当承重和材料体积相近时,三角形分块的输出功率分别是方形分块和压电圆盘的20倍、7倍;对比分析了顶角为60°、90°、120°的三角形悬臂梁压电地板单元的发电性能,发现减薄压电片和基板厚度使踩踏位移相同时,3种压电地板单元的输出功率相同;若压电片和基板厚度相同,顶角为60°的三角形分块压电地板单元输出功率最大。用6个60°三角形压电悬臂梁制作压电地板单元,以手按压,可轮流点亮两个发光二极管。     

压电薄膜特性参数的测量方法

随着电子元器件向微型、高灵敏、集成等方向发展,薄膜材料及器件在微机电(MEMS)系统中得到广泛应用,而测量压电薄膜特性参数的方法与体材料相比有很大的不同.介绍了当前测量压电薄膜特性参数的两大类方法:直接测量法(包括气腔压力法、悬臂梁法、激光干涉法和激光多普勒振动法)和间接测量法(传统阻抗分析法),详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题,比较了这些方法的优缺点,并对未来压电薄膜特性参数的测试表征作了展望.     

一种由压电双晶片测量压电常数d31的方法

提出了一种新的测量方法 ,由一种实用元件——压电双晶片测量压电材料的压电常数 d31的方法。这种测量方法不同于通常的由标准试样测量压电材料参数的方法。文中给出了测量原理、测量装置及由一种 PZT样本的测量结果 ,并同时给出了 IEEE标准测量方法的结果。理论和实验结果表明 :这种新的测量方法是可行的。     

Piezoelectric transducer materials

Properties of piezoelectric crystals and ceramics are reviewed as they affect use of such materials in electroacoustic transducers. Extensive data on lead titanate-zirconate ceramics are presented to help in selection of the appropriate material for a variety of applications in the lower and medium frequency range, up to several megacycles per second. Quartz and several recently discovered piezoelectric crystals will share the higher megacycle range.     

压电器件用KNN基无铅压电陶瓷的研究进展

(K, Na)NbO₃(KNN)基无铅压电陶瓷作为一种环境友好型材料,兼具较高的居里温度和可调控的相界结构,在压电器件领域展示出潜在的应用前景,引起了广泛关注和大量研究。对其物相组成、制备工艺、性能调控等方面的研究进展进行了评述,并重点介绍了其在压电器件领域的实际应用,最后对KNN及其在器件应用方面未来的研究和发展方向进行了总结展望。     

大行程纳米级压电电动机的驱动控制系统

介绍了一种基于尺蠖运动原理的大范围纳米级步距压电电动机.根据其运动原理和机械结构特点,设计完成了该压电电动机的控制系统,通过控制电压变化来控制压电晶体的伸缩,从而完成夹紧器的夹紧、放松与驱动器的微位移,巧妙的将压电陶瓷的形变通过机械装置输出,并对该控制系统进行了波形测试.实验表明,该控制系统产生的三角波、方波信号纹波电压小,信号稳定,满足电动机驱动要求.     

Piezoelectric silicone rubbers

A technique for the manufacture of flexible compressible transducers is presented based on the use of piezoelectric ceramic powder dispersed in a silicone rubber medium. Potential applications are discussed.