用高分辨透射电子显微技术研究0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3的有序结构

用高分辨透射电子显微技术(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)和选区电子衍射(selected electron diffraction, SAED)技术对具有A位复合钙钛矿结构的0.94(Na1/2Bi1/2) TiO3(BNT)-0.06BaTiO3(BNBT6)陶瓷的显微结构进行了深入研究.沿[001],[011]和[111]3个晶带轴方向的SAED花样分析结果表明:A位Bi3 和Na 可以形成2种不同的有序结构──1/2{110}和1/2{111}超结构.据此,建立了BNT的1/2{110}和1/2{111}有序结构模型,其中1/2{110}型有序是由Bi3 层和Na 层沿[110]方向交替排列而形成,1/2{111}型有序是由Bi3 层和Na 层沿[111]方向交替排列而形成.利用多层法,通过计算机模拟了1/2{111}有序结构沿[001],[011]和[111]3个方向的HRTEM像,与实验拍摄的HRTEM像对照,验证了所建立的1/2{111}有序结构模型的正确性.同时,采用快速Fourier变换(fast Fourier transformation, FFT),由1/2(330)和1/2(330)超晶格反射斑点获得的一维晶格像,揭示了沿[110]方向局部Bi3 层和Na 层扭曲导致的位错和反相畴界(anti-phase boundary, APB), APB的存在表明结构中存在着Bi3 层和Na 层沿[110]方向的交替排列,证实BNBT6中存在着1/2{110}有序结构.BNBT6有序结构的HRTEM研究表明:A位Bi3 和Na 的化学有序是导致超晶格反射的主要原因.     

织构化（Na_（1/2）Bi_（1/2））TiO_3-BaTiO_3无铅压电陶瓷晶粒定向生长机制

以熔盐法合成的片状SrTiO3晶粒为模板,利用模板晶粒生长（TGG）技术制备晶粒沿[001]方向为取向的0.94（Na1/2Bi1/2）TiO3-0.06BaTiO3（简写为BNBT6）无铅压电陶瓷,采用X线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对陶瓷试样进行表征,采用透射电子显微镜（TEM）观察SrTiO3与BNBT6基体界面的微观结构.结果表明,BNBT6陶瓷晶粒定向生长过程分为2个阶段：首先是异质外延生长阶段,即在片状模板晶粒的诱导下,BNBT6基体粉体在SrTiO3模板晶粒表面外延生长,形成与模板取向完全一致的单晶生长层的过程;其次是同质外延生长阶段,即单晶生长层生成后吞噬BNBT6基体粉体逐步生长得到各向异性的高取向BNBT6陶瓷的过程.     

熔盐法合成片状NaNbO3晶体

片状NaNbO3晶体可作为反应模板晶粒生长技术（RTGG）制备高取向铌酸钾钠无铅压电陶瓷的模板晶体,通常采用两步熔盐法合成.首先合成片状Bi2.5Na3.5Nb5O18（BNN5）晶体,然后以BNN5晶体作为前驱体合成NaNbO3晶体.借助X射线衍射（XRD）仪、扫描电镜（SEM）及高分辨透射电镜（HRTEM）,考察合成温度以及保温时间对晶体物相、形貌和尺寸的影响并揭示片状NaNbO3晶体的形成机理.结果表明：以NaCl为熔盐,1150℃保温4h,得到物相单一、形貌规则、尺寸均一的片状NaNbO3晶体,晶体尺寸约为15μm×10μm×1μm.片状NaNbO3晶体的形成机理是高温条件下由于熔盐中Na2CO3作用,BNN5晶体中[Bi2O2]层被破坏,Bi^3＋、O^2-不断从结构中析出,[Bi2O2]层脱离.同时一部分Na^＋进入晶格中取代[NbO6]八面体空隙中的Bi^3＋,另一部分Na^＋进入[Bi2O2]层脱离后形成的空位中与NaNbO3基元进行结构重排,最终形成NaNbO3晶体.     

Na_（1/2）Bi_（1/2）TiO_3基无铅压电体系退极化行为的研究进展

简述了钛酸铋钠[Na1/2Bi1/2TiO3,BNT]的相变过程及其退极化现象,介绍了退极化温度的确定方法,概述了NBT基复合体系准同型相界（MPB）附近的退极化行为,总结了有关退极化温度影响机制的几种观点。借鉴PbTiO3基高温压电体系的研究,提出采用具有小允差因子的Bi基钙钛矿Bi（B′B″）O3作为第二组元,与BNT形成新型无铅压电复合体系,以求提高MPB处的退极化温度,并简述了相关的研究报道。     

(Bi1/2Na1/2)TiO3-BaTiO3系无铅压电陶瓷结构与性能的研究

采用XRD,SEM,HRTEM等分析技术对(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3-xBaTiO3(简称为BNBT)(x为0.04,0.06,0.08,0.10)进行了结构与性能的研究,并主要分析了x为0.06,即0.94(Bi1/2Na1/2)TiO3-0.06BaTiO3(简称为BNBT6)在不同烧结温度下的结构形态及其对性能的影响.结果表明:(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3-xBaTiO3系统具有很窄的烧结范围.另外,加入过量的Ba2+,能起到阻碍晶粒长大的作用.     

(Na1/2Bi1/2)TiO3系无铅压电陶瓷材料研究进展

概述了近年来国内外(Na1/2Bi1/2)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的研究近况。主要介绍BNT陶瓷及BNT基陶瓷的研究工作。通过非化学计量掺杂及A位空位的存在，使BNT基陶瓷的电性能得到了较大的提高。     

(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3BaTiO_3系无铅压电陶瓷工艺的研究

详细探讨了在制备(Bi1/2Na1/2)TiO3 BaTiO3(abbr.BNBT)系无铅压电陶瓷的过程中,合成条件Ty和烧结温度Ts对材料压电介电性能的影响,确定了较好的制备BNBT系压电陶瓷的工艺条件,并且系统地研究了(1-x)·(Bi1/2Na1/2)TiO3 xBaTiO3(x=0 02、0 04、0 06、0 08、0 10)的性能。XRD结构分析发现系统的相界在x=0 06,此时d33等压电介电性能参数达到最佳值。     

(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3无铅压电陶瓷的电学和力学性能

利用常规烧结方法制备出了多种A位离子掺杂的钛酸铋纳[(Bi1/2Na1/2)TiO3,BNT]无铅压电陶瓷.对BNT基陶瓷的电学性能和力学性能进行了研究.在(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3(x=0-0.14)陶瓷体系中,当x=0.10时,可获得最大压电常数(168pC/N).在1 kHz,这种陶瓷的介电常数、介电损耗和平面机电耦合系数分别为1 221,0.0361和0.2281.Curie温度随x的增加先增加,当x=0.12时,达到最高值(300℃),随后,当x值进一步增加,Curie温度降低.该种无铅压电陶瓷的Vickers硬度和断裂韧性分别为5.0GPa和2.0MP·m1/2,均高于Pb(Zr,Ti)O3陶瓷.     

钛酸铋钠Bi0．5Na0．5TiO3（BNT）的制备工艺

结合钛酸铋钠Bi0．5Na0．5TiO3（BNT）的性质,介绍了钛酸铋钠Bi0．5Na0．5TiO3（BNT）的制备工艺。     

Bi12SiO20晶体的生长习性

分别沿[001],[110]及[111]3种方向用提拉法生长Bi_(12)SiO_(20)晶体,研究了生长条件对晶体形态的影响。应用PBC理论,分析了各晶面的特性:{100}和{110}为F面,{211}为S面,{111}属于K面。并依据连接能的计算,得到晶面的重要性顺序。PBC解析形态与在特定条件下生长的晶体形态相当一致。     

Bi1/2Na1/2TiO3无铅压电陶瓷的研究进展

近年来,随着环境保护和人类社会可持续发展的需求,作为环境友好的铁电压电陶瓷典型代表的Bi1／2Na1／2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷,已成为世界发达国家致力研发的热点材料之一。本文结合目前有关BNT基无铅压电陶瓷的报道,探讨了BNT压电瓷的压电机理及其相变过程,着重介绍了BNT压电陶瓷制备工艺以及改性研究和目前的应用,并对BNT基无铅压电陶瓷未来的发展趋势作了展望。     

Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-BaTiO_3系无铅压电陶瓷制备工艺的优化及其结构分析

借助正交试验设计,通过对无铅压电陶瓷压电、介电性能的测试,研究了BaTiO3含量、预烧温度、烧结温度及保温时间对(1-x)(B i1/2Na1/2)TiO3xBaTiO3(简写为BNBT 100x)陶瓷性能的影响。研究结果表明制备BNBT系陶瓷的最优化工艺条件为:BaTiO3摩尔分数x=0.06、预烧温度850℃、烧结温度1 130℃、保温时间2 h。通过XRD分析了BNBT系压电陶瓷的晶体结构类型、晶胞参数及晶格畸变随着BaTiO3摩尔分数的变化,确定了该体系的三方四方的准同型相界在x=0.06~0.08之间。     

Ba-,Sr-基A(B′1/3B″2/3)O3型复合钙钛矿化合物的结构(上)有序行为及理论研究

比较全面地介绍了A(B′1/3B″2/3)O3型复合钙钛矿系化合物的有序结构及其对介电性能的影响,阐明了12长程有序、11短程有序形成的机理及其特征.12有序是B′与B"离子以"B′B"B"…"的比例沿<111>方向交替排列;而11有序是B′和B"离子沿<111>方向呈11层状交替排列,一般认为B位离子形成(B′2/3B"1/3)1/2B"1/2为11的混合型有序排列,即沿<111>方向,(B′2/3B"1/3)1/2和B"1/2呈相间层状排列;长程有序和短程有序可同时存在并在一定条件下相互转化.介绍了对A(B′1/3B"2/3)O3型复合钙钛矿系化合物有序结构的理论研究成果静电模型和第一性原理.     

B a-,Sr-基A(B''''_(1/3)B″_(2/3))O_3型复合钙钛矿化合物的结构(上)有序行为及理论研究

比较全面地介绍了A(B'1/3B″2/3)O3型复合钙钛矿系化合物的有序结构及其对介电性能的影响,阐明了1∶2长程有序、1∶1短程有序形成的机理及其特征。1∶2有序是B'与B″离子以“B'∶B″∶B″…”的比例沿<111>方向交替排列;而1∶1有序是B'和B″离子沿<111>方向呈1∶1层状交替排列,一般认为B位离子形成(B'2/3B″1/3)1/2∶B″1/2为1∶1的混合型有序排列,即沿<111>方向,(B'2/3B″1/3)1/2和B″1/2呈相间层状排列;长程有序和短程有序可同时存在并在一定条件下相互转化。介绍了对A(B'1/3B″2/3)O3型复合钙钛矿系化合物有序结构的理论研究成果:静电模型和第一性原理。     

一个新型钨铋酸盐与碱土金属离子配位的多酸化合物的合成和表征

一个基于[Bi2W20Cu2O70（H2O）4]10-缩写为：{Bi2W20Cu2}）阴离子和碱土金属离子的新型多酸化合物Ca2Na2H4[Bi2W20Cu2O70（H2O）4].42H2O通过Na12[Bi2W22O74（OH）2].44H2O（缩写为：{Bi2W22}）,CuCl2和CaCl2在水溶液中的反应被合成。标题化合物最大的特点是它代表了第一个钨铋酸盐与碱土金属离子配位的多酸化合物。通过单晶X射线衍射、红外光谱和元素分析对标题化合物的结构进行了表征。     

(1-x)BaTiO3-xBi0.5Na0.5TiO3陶瓷的微结构与介电性能研究

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了（1-x）BaTiO3-xBi0．5Na0．5TiO3（x=O．2～0．6）陶瓷,研究了不同Bi0．5Na0．5TiO3（BNT）含量下陶瓷的微结构特征和介电性能。结果表明：在BNT为0.2～0.6mol时,陶瓷样品均具有单一的钙钛矿结构,陶瓷的晶粒形状和大小随BNT含量的增加发生变化,BNT含量增加时样品的晶粒趋于减小,样品结构更为致密。陶瓷样品都具有稳定的介电性能,较高的介电常数,较低的介电损耗、BT-BNT40的介电稳定性最好。居里温度随BNT含量的增加而升高、当BNT含量为0．6mol时,T=210℃。     

分凝对0.80Na_(1/2)Bi_(1/2)TiO_3-0.20BaTiO_3铁电单晶电学性能的影响

采用坩埚下降法生长了尺寸为φ12mm×70mm的0.80Na1/2Bi1/2TiO3-0.20BaTiO3(0.80NBT-0.20BT)无铅铁电单晶.通过X射线荧光分析研究了晶体中的分凝现象.结果表明:该单晶沿其纵向生长方向由项部至底部,BaTiO3(BT)含量逐渐增加,晶体棒底部BT含量为32.15%(摩尔分数,下同),而顶部BT含量为14.26%.XRD分析表明:室温下晶体棒为四方相钙钛矿结构.随着BT含量增加,室温下晶体[001]方向的介电常数减小,去极化温度升高.位于晶体棒中间部位的晶体样品0.81NBT-0.19BT的压电性能最佳,室温下该样品在[001]方向的电学性能指标分别为:压电系数d33=158 pC/N,机电耦合系数kt=0.463.     

CaNb2O6：Bi（3＋）体系荧光粉的制备及荧光性能研究

采用高温固相法合成了CaNb2O6∶Bi3＋以及K＋,Na＋,Li＋掺杂CaNb2O6∶Bi3＋荧光粉,并用荧光光谱、XRD、场发射扫描电镜分析了材料的结构以及发光性能和机理。相对于纯CaNb2O6,Bi3＋以及K＋、Na＋的引入极大的提升了荧光粉的发光强度,发光效果最好的材料为CaNb2O6∶1%Bi3＋,15%K＋。     

四方相Bi1/2Na1/2TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷的研究

采用电子陶瓷法制备出(1-x)Bi1/2Na1/2TiO3-xBaTiO3(简写BNBT)无铅压电陶瓷,其中x=0.08,0.1,0.2,0.3,0.4。XRD分析结果表明所制备的样品都生成了纯的钙钛矿结构,并且都为四方相。同时利用电子探针显微镜(EPM)分析技术,研究了BNBT压电陶瓷的形貌。并通过测量样品的压电介电常数,发现所研究的样品的机械品质因数(Qm)在56-74之间,平面机电耦合系数(kp)在0.16左右,频率常数(NФ)在3000左右,并且随着x的增大相对介电常数εT33/ε0逐渐变小;介质损耗tanδ先减小后增大,当x=0.20时出现最小值tanδmin=0.03018;而压电常数d33则先增加后减小,在x=0.10时有最大值d33max=138。从综合性能来看,当x=0.20时性能最好,εT33/ε0=881,tanδ=0.03018,d33=115。     

高指数表面晶面纳米γ-Al_2O_3的合成及表征

采用水热法合成了具有高指数表面晶面的扁六角片状纳米氧化铝,并用XRD、TEM、SAEDP、HRTEM以及N2吸附-脱附等技术对样品进行了表征,采用电子衍射和高分辨图像对其微观结构和显露晶面进行了研究。结果表明,合成的样品为具有高指数表面晶面的单晶扁六角片状纳米γ-Al2O3,侧表面显露晶面主要是{110}、{752}和{541}晶面族,上下表面主要显露{111}晶面族。纳米γ-Al2O3晶粒的尺寸主要集中在长度65 nm,宽度59 nm,厚度为5.5 nm,大小较为均匀,孔径分布较为集中。