驰豫型铁电本在准同型相界的压电性能

ＰＭＮ、ＰＺＮ、ＰＮＮ等驰豫型铁电体与ＰＴ形成的溶体在准间型相界附近具有良好的压是性能。在ＰＭＮ、ＰＺＮ的单晶材料中,Ｋｐ高达９２％,ｄ３３达到１５００ＰＣ／Ｎ,在以ＰＭＮ,ＰＺＮ、ＰＮＮ为基的陶瓷材料中,ｄ３３分别达到６９０ＰＮＣ／Ｎ和５４０ＰＣ／Ｎ,Ｑｍ在１００左右,这类材料的共同特点是机电耦合系数和压电系数较大,而品质因数较小,在压电换能器和致返回顺领域具有很好的应用前景。     

弛豫型铁电体在准同型相界的压电性能

ＰＭＮ、ＰＺＮ、ＰＮＮ 等弛豫型铁电体与ＰＴ 形成的固溶体在准同型相界附近具有良好的压电性能。在ＰＭＮ、ＰＺＮ 的单晶材料中,ｋｐ 高达９２ ％ ,ｄ３３ 达到１５００ｐＣ／ Ｎ, 在以ＰＭＮ、ＰＺＮ、ＰＮＮ 为基的陶瓷材料中,ｄ３３ 分别达到６９０ｐＣ／ Ｎ、６８０ｐＣ／Ｎ 和５４０ｐＣ／ Ｎ,Ｑｍ 在１００ 左右。这类材料的共同特点是机电耦合系数和压电系数较大,而品质因数较小,在压电换能器和致动器领域具有很好的应用前景。     

PNW-PMS-PZT压电陶瓷准同型相界的压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PNW—PMS—PZT四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明,所有陶瓷样品的相结构为纯钙钛矿相结构;研究了室温下PMS含量,PNW 含量和Zr/Ti的变化对准同型相界的影响规律,实验表明随着PMS、PNW含量和Zr/Ti的增加,材料体系逐渐由四方相向三方相过渡,获得了处于准同型相界附近的材料组成:PMS 的含量在5—6mol%、PNW的含量在2—3mol%、PZT的含量在91—93mol%、Zr/Ti的变化靠近50/50,同时具有高的机电性能.     

准同型相界(MPB)附近BS-PT高温压电陶瓷研究

（1-x）BiScO3-xPbTiO3陶瓷（简记BS-PT）在x=64．0％附近存在一个从菱方晶系过渡到四方晶系的准同型相界，在此相界附近材料能获得优良的介电和压电性能．本文选取PbTiO3含量在64．0％-65．5％的准同型相界附近的材料组分，利用传统的固相烧结反应法合成了纯钙钛矿相结构的BS—PT陶瓷，通过对材料的相结构形成过程和内部形貌分析以及对介电、压电性能的研究，发现在x=64．5％的组分条件下，BS—PT陶瓷材料获得了准同型相界范围内的最优的压电性能，其室温压电常数d33可达500pC／N，且居里温度（Tc）达到了438℃，剩余极化强度和电致应变分别为44μC／cm^2和3．5‰．研究表明，准同型相界附近的BS-PT陶瓷是一种优良的压电换能器和传感器材料．     

烧结温度对Cu优化LNKN无铅压电陶瓷结构和性能的影响

用传统固相烧结工艺制备Li0.06(Na0.5K0.5)0.94NbO3+0.8mol%CuO(LNKN-Cu0.8)无铅压电陶瓷。研究烧结温度对LNKN-Cu0.8无铅压电陶瓷致密度、相结构、微观结构及电学性能的影响。结果发现致密度随烧结温度的升高先增大后降低,在1020℃烧结时达到最大值95%。在所研究的烧结温度范围内,陶瓷都生成了单一钙钛矿结构。虽然没有发现正交和四方两相共存的准同型相界,但由于致密度和微观形貌的影响,在1020℃烧结时,陶瓷的压电性能达到最优值:d33=196pC/N。     

PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷的研究

采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Sn_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃(PSN-PZN-PZT)四元系压电陶瓷, 并通过添加MnO₂、Sb₂O₃和Cr₂O₃以及改变Zr/Ti比来达到提高K _p和Q _m的目的. 同时也对Zr/Ti比对材料温度稳定性的影响进行了分析. 实验结果表明: 在960℃的预烧温度、1240℃的烧成温度下, 添加少量的MnO₂、Sb₂O₃和一部分Cr掺杂, 得到综合性能优良的压电材料: 室温下介电常数ξ₃₃^T/ξ₀=1669, 压电常数d₃₃=285×10^-12C/N, 机械品质因数Q _m=2179, 机电耦合系数K _p=54.9%, 介电损耗tanδ=0.4%. 可以满足超声马达和压电变压器等应用方面的要求.     

锌硼共掺对铌酸钾钠基压电陶瓷结构和性能影响的研究

采用传统固相制备工艺,在烧结温度960～980℃成功制备了致密度较高、综合电学性能优异的Li0.06(Na0.535K0.48)0.94Nb0.94Sb0.06O3+x%(质量分数)ZnO+B_2O_3(LNKNS-xZB2)无铅压电陶瓷。研究了ZnO+B_2O_3掺杂量对LNKNS-xZB2陶烧结性能、相结构、微观结构及电学性能的影响。结果发现,ZnO+B_2O_3的掺杂不仅改善了LNKNS-xZB2陶瓷的烧结性能,而且改变了陶瓷的相结构,在掺杂量x=1.2～1.6范围内形成四方-正交两相共存的多晶型相界(PPB)。在准同型相界处(x=1.6),陶瓷具有优异的电学性能:压电常数d33、机电耦合系数kp、介电常数εr、机械品质因数Qm、剩余极化强度Pr和相对密度ρr分别为285pC/N,35.4%,954,205,29.5μC/cm~2和96.3%。为铌酸钾钠基压电陶瓷的低温致密化烧结提供了新的思路。     

Sn含量对PbSnO_3-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3三元系压电陶瓷相结构和电性能的影响

采用两步钶铁矿前驱体工艺制备了PbSnO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PSn-PMN-PT)三元系压电陶瓷,研究了Sn含量的变化对PSn-PMN-PT三元系压电陶瓷结构和性能的影响。XRD结果表明,所选成分均处于三方相和四方相共存的准同型相界上,当Sn含量减少时,PSn-PMN-PT的XRD图谱基本没有发生变化,而当Sn含量增加时,在XRD图谱中逐渐出现烧绿石相。电性能研究表明,缺失少量Sn可以提高PSn-PMN-PT的压电、介电和铁电性能,减小损耗;而添加过量Sn明显损害其压电和铁电性能,增加损耗。缺失0.2mol%Sn的PSn-PMN-PT具有最佳的压电和铁电性能,d33:~530 pC/N,kp:~56.4%,Qm:~570,εr:~3070,tanδ:~0.32%,Pr:~28.9μC/cm2,EC:~8 kV/cm。     

具有新型准同型相界的多元系无铅压电陶瓷的研究

汲取了锆钛酸铅材料在改性工艺中采用多元体系的工艺途径的经验,开发具有新型准同型相界的碱金属铌(钽和锑)酸盐为基的无铅压电组成。考虑到新型无铅压电陶瓷的开发在很大程度上受制于同时具有高居里点和四方结构的铁电相的有限选择的事实,在碱金属铌(钽和锑)酸盐的基础上添加另一铁电组元,从而形成具有新的准同型相界的多元系的高性能的无铅压电组成。研究了这些新的固溶体系的烧结特性,电性能的组成依赖性,成功地制备了具有自主知识产权的高性能的无铅压电新组成。     

三元陶瓷Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3准同型相界附近组分的介电、铁电和压电性能

铅基复合钙钛矿铁电材料广泛应用于机电传感器、致动器和换能器。二元铁电固溶体Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃- PbTiO₃(PNN-PT)由于其在准同型相界(MPB)区域具有优异的压电、介电性能而备受关注。然而较大的介电损耗和较低的居里温度限制了其在高温高功率器件方面的应用。本研究通过引入Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃ (PIN)作为第三组元改善PNN-PT的电学性能, 提高其居里温度; 通过两步法合成了MPB区域的三元铁电陶瓷Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃- Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ (PIN-PNN-PT), 研究了其结构、介电、铁电和压电性能。制备的所有组分陶瓷具有纯的钙钛矿结构。随着PT含量的增加, 陶瓷结构从三方相转变为四方相。通过XRD分析得到了室温下PIN-PNN-PT体系的MPB相图。体系的居里温度由于PIN的加入得到了很大的提高, 更重要的是PIN的引入降低了PNN-PT体系的介电损耗和电导。MPB处的组分展现出了优异的电学性能, 室温下, 性能最优组分为0.30PIN-0.33PNN-0.37PT: d₃₃=417 pC/N, T_C=200 ℃, ε′= 3206, tanδ=0.033, P_r=33.5 μC/cm², E_C=14.1 kV/cm。引入PNN-PT的PIN第三组元使得体系的居里温度和压电性得到提高的同时降低了的介电损耗和电导率, 因此, PIN-PNN-PT三元铁电陶瓷在高温高功率换能器等方面具备一定的应用潜力。     

锰掺杂对PMN-PT陶瓷介电和压电特性的影响

采用氧化物固相反应法制备了Mn掺杂0.67Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.33PbTiO3陶瓷，研究了锰掺杂量对陶瓷相结构、介电和压电性能的影响。实验发现，随着锰掺杂量的增加，陶瓷焦绿石相含量的逐渐较少，材料变“硬”。即当锰掺杂量少于1.5mol％时，介电系数ε、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加，介电损耗tanδ减少。随着锰掺杂量的进一步增加，弛豫程度变得更加明显。当压电陶瓷组分中锰掺杂量为1.5mol％时，其介电和压电性能各为：ε=2300，kp=0.54，Qm=900，tanδ=0.004，d33=400pC/N，适于制作大功率压电陶瓷变压器。     

铌镁酸铅-钛酸铅陶瓷介电与压电性能的研究

用二步合成法制备了（１－ｘ）Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｘＰｂＴｉＯ３原料,并制成了纯钙钛矿结构压电陶瓷。研究三方－四主相界附近组份及工艺与性能的关系。材料以１２００℃附近保温１５０ｍｉｎ为佳。材料性能表明,有希望成为新型压电陶瓷。     

铌镁酸铋-钛酸铅压电陶瓷准同型相界附近的性能和相变温度研究

利用传统固相烧结法制备了Bi(Mg_2/3Nb_1/3)O₃-PbTiO₃(BMN-PT)压电陶瓷, 分析了不同PbTiO₃含量对BMN-PT压电陶瓷的晶体结构、介电、压电及铁电性能的影响. XRD结果表明: 合成的BMN-PT陶瓷具有纯钙钛矿结构, 并且在PbTiO₃含量为x=0.60时, 其组分的XRD图谱在衍射角2θ=45°出现明显的分峰, 说明该组分相结构中存在三方和四方相的共存. 压电铁电性能显示, BMN-0.60PT有最大的压电常数d₃₃(~170pC/N)和平面机电耦合系数k_p(0.35), 最小的矫顽场E_c(29.4 kV/cm)及最大的剩余极化P_r(31.4 μC/cm²). 确定了BMN-PT压电陶瓷的准同型相界(MPB)为PbTiO₃含量x=0.60的组分. 介电系数温谱表明介电系数峰值温度(Tm)随着PbTiO₃含量的增大而升高, MPB组分的Tm约为276℃.     

纳米SiC对重力分离SHS陶瓷内衬复合管组织及性能的影响

为提高输送管道陶瓷内衬层的致密性及硬度等性能,拓展其应用,采用重力分离自蔓延高温合成(SHS)法,用(Al-Fe2O3-CuO)+SiO2复合铝热体系,制备了陶瓷内衬复合管.分析了添加剂纳米SiC对陶瓷层组织的影响.XRD分析表明,陶瓷层的主要成分为a-Al2O3,还有少量铁铝尖晶石FeAl2O4和硅线石Al2SiO5及SiC存在,SiC不改变陶瓷层的组织结构.纳米SiC的引入有效地抑制了基质晶粒生长和减轻了晶粒的异常长大,使得陶瓷层的硬度和致密性提高.     

压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展

本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能,然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／聚合物复合材料的十种连通方式,综述了这类压电材料的制备工艺,较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作,展望了这类压电材料的应用前景和发展方向     

光纤压电陶瓷相位调制系统及其在线标定

设计了一种低成本,低噪声,高精度的光纤压电陶瓷相位调制系统.包括±100 V线性稳压电源,±12 V线性稳压电源以及三极管压电陶瓷驱动电路.±100V电源纹波电压小于10mV,整个电路系统噪声系数小于2dB,3 dB带宽大于500 Hz,输出峰峰值超过160 V,输出电流大于100 mA.通过光纤3dB耦合器形成的迈克...     

应力对压电陶瓷驱动器位移性能的影响

在研制由钨青铜型压电陶瓷分立驱动器组装成特种圆环状压电驱动器中,发现组装后横向位移模圆环驱动器的位移量呈现异常的变化;它的位移量比分立器件的增加可达～３０％．对组成、器件制备等进行了大量实验,分析认为;分立器件在组装后处于严重的压应力中,它对逆压电效应的影响是上述结果的原因．它的主要机制是在压应力下通过９０°畴重新取向或钨青铜结构中基本组元－氧八面体的畸变使自发极化偏离于原压应力方向,一旦施加电场则造成位移量的大大增加．