扭转振动压电超声换能器的研究

本文对夹心式复合结构压电超声扭转振动换能器进行了系统的理论研究，该换能器由两段金属真圆棒及切向极化的压电陶瓷圆片堆复合而成，文中首先研究了切向极化压电陶瓷细长管的扭转振动性，推出了其机电等效电路，并提出了压电陶瓷细长管截面扭转系数的概念。，     

锰掺杂Sr2-xCaxNaNb5O15（x=0.05～0.35）无铅压电陶瓷微观结构与电学性能的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备了Mn掺杂的钨青铜结构无铅压电陶瓷Sr2-xCaxNaNb5O15+ywt%MnO2(x=0.05～0.35,y=0,0.3,0.5)(SCNN-M),并对SCNN-M陶瓷相组成、微观结构及介电、压电、铁电性能进行了研究.分析表明:Ca2+已进入Sr2NaNb5O15晶格之中形成固溶体;掺杂适量的锰,能够得到致密、单一的钨青铜结构陶瓷,有效降低烧结温度,促进晶粒长大,显著提高陶瓷的介电、压电、铁电性能.当x=0.05,添加0.5wt%的MnO2时,陶瓷具有较好的介电、压电和铁电性能:介电常数εr=2123,介电损耗tanδ=0.038,压电系数d33=190pC/N,机械品质因数Qm=1455,平面伸缩振动机电耦合系数Kp=13.4%,厚度伸缩振动机电耦合系数Kt=36.5%,剩余极化强度Pr=4.76μC/cm2,自发极化强度Ps=9.36μC/cm2,矫顽场Ec=12.68kV/cm,居里温度Tc=260℃.     

烧结工艺对PMN—PT陶瓷介电,压电性能的影响

采用熔盐法得到了ＰＭＮ－ＰＴ陶瓷,研究了在不同烧结温度下ＰＭＮ－ＰＴ陶瓷的介电、压电性能,分析讨论了烧结温度、烧成密度、晶粒大涉以及晶界玻璃相与介电、压电性能的关系。结果表明,适当的晶粒大小以及采用不同烧结温度和退火工艺消除晶界玻璃相有利于压电、介电性能的提高,并对可能的机理进行了分析。     

压电陶瓷极化特性研究

使用DP-5型介电谱仪,测量由压电陶瓷材料制作的蜂鸣器的介电频率特性,验证理论猜测。实验测出压电陶瓷的极化方式与极化率与外场频率有关,随着频率的增加,压电陶瓷的离子位移极化率、电介质分子取向极化的极化率将减小,最终表现为相对介电常数减小。实验结果与理论猜测吻合。     

造孔剂含量对多孔BiScO3-PbTiO3高温压电陶瓷性能的影响

为研究造孔剂含量对多孔BiScO_3-PbTiO_3(记作BS-PT)高温压电陶瓷性能的影响,采用炭黑作为造孔剂,通过传统固相烧结法对不同初始固相体积分数的准同型相界附近的BS-PT/炭黑混合物制备出多孔高温压电陶瓷.利用X射线衍射仪对多孔陶瓷进行物相分析,通过扫描电子显微镜观察样品的新鲜断面和抛光热腐蚀后的表面显微结构,并对其压电、介电和水声性能进行研究.结果表明:制备的不同初始BS-PT体积分数多孔压电陶瓷均为立方钙钛矿相结构,孔隙通道密实化清晰可见,没有显著的缺陷,气孔的形状是长条形的,长度从几微米到几十甚至上百微米不一,气孔之间是孤立的;随着造孔剂炭黑的体积分数从20%增加至50%,气孔率线性地从8.3%增加至22.1%,εr、d33及d31逐渐下降,静水压优值(HFOM)逐渐增大.多孔压电陶瓷的性能强烈依赖于孔隙空间结构,如气孔率、孔径、孔隙形态及连接方式.     

夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备和掺杂改性研究进展

结合目前有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及陶瓷的织构化特别是反应模板晶粒取向等制备技术上研究的新进展,并比较分析了NNK、NNK-LN、NNK-LT-LS等不同的掺杂改性体系在压电性能上的差异和改进.结果显示,改进后的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷致密度高,在压电、介电等性能上均有大幅度的提高,并且出现较宽的准同型相界.最后从不同方面展望了今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在性能改进上的研究趋势及其制备技术上可能的进展.     

铈和镧掺杂对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷制备方法，制备出La2O3和CeO2掺杂的（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷，研究了微量稀土元素La,Ce对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷微观结构、介电与压电性能的影响。XRD分析表明，La2O3和CeO2的掺杂量在0．1％～0．8％C质量分数）范围内都能形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。测试了不同组成陶瓷的介电、压电性能，陶瓷材料的介电常数．温度曲线显示La2O3掺杂的陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，而CeO2掺杂的陶瓷的低温介电常数温度峰不明显；在La2O3和CeO2掺杂量为0．3％时陶瓷的压电常数d33分别为156pC/N和160pC/N，为所研究组成中的最大值，平面机电耦合系数Kp最大值出现在La2O3和CeO2掺杂量为0．1％时，分别为0.32，0.31。     

凝胶注模法制备多孔BiScO3-PbTiO3高温压电陶瓷及性能研究

为了拓展BiScO_3-PbTiO_3体系陶瓷的应用领域,采用凝胶注模工艺,对初始固相体积分数10%的准同型相界附近的BiScO_3-0.642PbTiO_3(记作BS-PT642)/混合物经球磨、注模、脱模、烘干、排胶,在1 100℃烧结,制备出多孔高温压电陶瓷.利用X射线衍射仪对多孔陶瓷进行物相分析,通过扫描电子显微镜观察样品的新鲜断面和抛光热腐蚀后表面的显微结构,并对其压电、介电和水声性能进行研究.研究表明,多孔BS-PT高温压电陶瓷为立方钙钛矿相结构,具有高静水压优值(HFOM)和高孔率结构,孔隙通道密实化清晰可见,没有显著的缺陷,且气孔之间相互连通,其中一个活跃的压电陶瓷相和一个被动空气相呈三维互连.样品的气孔率为31.8%,静水压优值为1 020×10~(-15)Pa~(-1),介电常数和压电常数分别为εr=620,d_(33)=213 pC/N.     

陶瓷/聚合物复合材料的电性能及应用

介绍了多种陶瓷/聚合物复合材料在压电、介电、热释电等方面的电学性能及它们的开发应用概况, 并对一种崭新的陶瓷/聚合物复合材料——n 型SrTiO₃半导体陶瓷/p 型半导体聚苯胺,复合形成p-n 异质结的方法过程、电学性能及潜在应用进行了评述。      

复相弛豫铁电陶瓷的相组成与介电性能

采用两相混合烧结法在Pb（Zn1／3Nb2／3）O3－BaTiO3－PbTiO3系统中制备了弛豫铁电陶瓷材料．相组成研究表明，该陶瓷具有两相共存的复相结构．对复相陶瓷的介电性能进行了研究，结果表明，复相结构可有效地改善弛豫铁电陶瓷的介温特性、频率特性和介质老化性能．     

复相弛豫铁电陶瓷的相组成与介电性能

采用两相混合烧结法在Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＢａＴｉＯ３－ＰｂＴｉＯ３系统中制备了弛豫铁电陶瓷材料，相组成研究表明，该陶瓷具有两相共存的复相结构，对复相陶瓷的介电性能进行了研究，结果表明，复相结构可有效地改善弛豫铁电陶瓷的介温特性、频率特性和介质老化性能。     

Pb（Zn1／3Nb2／3）O3基复相陶瓷的制备及其介电温度特性

采用两相混合烧结法制备Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ陶瓷。结果表明：在一定烧结温度下起始两组元可以共存形成复相结构，从而改善材料了的温度特性，成功地获得了低烧，高介，具有Ｘ７Ｓ温度特性的温度稳定型ＰＺＮ复相陶瓷。／     

PZN基复相陶瓷介电性能和电致伸缩性能的研究

以不同居里温度的PZN基驰豫铁电陶瓷为原始高、低温组元,采用二次合成法制备出PZN基复相陶瓷,研究了PZN基复相陶瓷的介电性能和电致伸缩性能。结果表明：复相陶瓷温度稳定性好,弥散相变度大,在具有较大的电致应变的同时具有较小的滞后,表现出优异的介温特性和电致伸缩性能。     

PMN和PZN基复相陶瓷的制备及其介电温度稳定性的研究

以PZN基和PMN基粉本为起始组元，采用两相混合烧结法成功的制备了两相共存的复相陶瓷，介电性能测试表明，复相陶瓷的室温介电常数为5377（1kHz)，其介质电温谱在－15℃－＋90℃温度范围内相当平坦，介电温度稳定性大幅提高，据键价理讨论了复相陶瓷的设计和组成控制，并初步探讨了复相陶瓷提高介电温度稳定性的机制。     

BaFe12O19／Al2O3—SiO2—K2O微晶玻璃陶瓷的柠檬酸Sol—Gel合成及其微波性能的研究

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/Al2O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷，并对其介电常数及其磁导率在1MHz～6GHz下的变化规律进行了研究。结果表明，BaFe12O19/Al2O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷的合成与体系中Fe/Ba、烧结温度密切相关；其介电常数、磁导率基本都随测试频率的增加而下降；介电损耗值最大可达到0.30，磁损耗值较小。     

BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O 微晶玻璃陶瓷的低温合成及其微波性能

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe₁₂O₁₉/SiO₂-B₂O₃-K₂O微晶玻璃陶瓷, 并对其介电常数及其磁导率在100MHz～ 6 GHz 下的变化规律进行了研究。结果表明: BaFe₁₂O₁₉/SiO₂-B₂O₃-K₂O微晶玻璃陶瓷可以在850℃/5 h的条件下烧结而成, 其合成过程与体系中的Ba/Fe 密切相关; 其介电常数基本不随测试频率的变化而变化; 其磁导率实部随测试频率的增加而下降。      

Al2O3含量对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷介电性能的影响

采用热压烧结法制备了Al₂O₃/LiTaO₃ (ALT) 陶瓷复合材料, 研究了Al₂O₃不同体积含量(5vol%、10vol%、15vol%和20vol%)对LiTaO3压电陶瓷介电性能的影响. 结果表明：随着频率的增加, 不同Al₂O₃含量的ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗均降低, 但降低的幅度不同. 少量Al₂O₃(5vol%)的添加既能增大材料的介电常数同时又降低了材料的介电损耗, 但是随着Al₂O₃含量的继续增加, ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗都增大, 其居里温度先升高后降低. Al₂O₃作为第二相不但能促进LiTaO3陶瓷烧结致密,而且对ALT陶瓷复合材料的介电性能也有提高.     

Microstructures and dielectric properties of CaTiO3–LaSrAlO4 composite ceramics

The microstructures and dielectric properties of xCaTiO₃/(1−x)LaSrAlO₄ composite ceramics were investigated. CaTiO₃ and LaSrAlO₄ could co-exist when the content of CaTiO₃ was no more than 30 mol%, while LaAlO₃ and CaO phases were observed in the composite ceramics with higher CaTiO₃ content. The dielectric constant of the composite ceramics increased with increasing the additive content, and the dielectric loss generally increased with increasing the additive content because of the presence of phase boundary and the high dielectric loss of the minor phases. The temperature coefficient of dielectric constant decreased with increasing the additive content firstly, and then it increased abnormally when x equals to 40 mol%, finally it decreased with increasing the additive content further. The dielectric properties predicted from serial formula were most close to those obtained from experiment among the classical dielectric mixture rules.     

Dielectric switching above a critical frequency occured in iron mullite composites used as an electronic substrate

Highly crystallized mullite is synthesized via sol–gel technique in presence of iron of different concentrations at different temperature. FTIR spectroscopy, XRD and FESEM characterization showed prominent mullite phase which is found to depend on the concentrations of Fe²⁺ ions. The phase evolution and electrical properties like dielectric constant, tangent loss, a.c. conductivity and resistivity of the composites with increasing concentration of the doped metal at different temperature have been studied. The results showed a decrease in mullite phase up to 1.2 (M) which is mainly responsible for the increasing dielectric behavior with respect to undoped mullite. The hematite phase continued to increase with increasing doping concentration. The dielectric constant decreased with frequency for all the samples attaining constancy at higher frequency, which is normal behavior for dielectric ceramics. A.c. conductivity increased with frequency following Jonscher’s power law and was found to depend on the amount of glassy phase and concentration of mobile ions present in the composites. The composite showed a minimum dielectric constant of 33.69 at 1.2 (M) concentration of iron at 2 MHz. Thus due to their good dielectric response the composite may widely be used use as electronic substrates like packaging materials for integrated high speed circuits, multilayer capacitors, high voltage insulators etc.