弛豫型铁电体PZNT制备与性能研究的进展

本文综述了近年来国际上弛豫型铁电体PZNT的制备与介电、压电及电致伸缩性能研究的进展．PZNT单晶体的制备方法以高温PbO熔剂法为主,其尺寸已达40mm．随PT含量的变化,PZNT的顺电一铁电相交由弥散性、混合型变为一级相变;其铁电-铁电相变可由组份或电场诱导,由介电性能表征．压电性能在MPB处及偏向三方相一侧达到最佳,＜001＞切向的三方相与四方相单晶可分别作为频带宽、分辨率高、且阻抗匹配好的新一代声阵列与单个器件传感器．＜001＞向的PZNT单晶具有巨大的电致伸缩应变,可望成为高性能的固体驱动器．     

弛豫铁电单晶及织构陶瓷的研究进展

综述了近年来弛豫铁电单晶和织构陶瓷的制备及其介电、压电性能的研究进展。弛豫铁电单晶的制备方法主要有高温溶液法、布里奇曼法和固态再结晶法，尺寸可达40mm以上，(001)切片压电常数d33最大可达3000pC／N，k3达到0.93，但是成分不均匀仍是影响晶体压电性能的一个主要因素。织构陶瓷的制备方法主要为固态再结晶法(TGG法和RTGG法)，其耗时短、成本低，压电性能可达到单晶的60％～80％，介电常数甚至可以超过部分单晶，是一个新的发展方向。     

弛豫铁电单晶PZNT93/7的生长与电性能研究

以50mol％PbO为助溶剂,采用溶剂-坩埚下降法生长了Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.93Ti0.07]O3(PZNT93/7)弛豫铁电单晶.为了控制成核,我们在坩埚底部设计了一个通气装置以诱导自发成核.晶体在Pt坩埚中生长,坩埚尺寸为40mm×40mm×300mm,下降速率为0.5mm/h,通气流量为1～1.6L/min.所得晶体最大尺寸达φ30mm×25mm.该晶体具有明显的结晶学形貌.X射线定向表明,其主要显露面为(001).由于气流不稳定以及质量输运较慢,晶体内部容易形成一些红色PbO包裹.介电和铁电性能研究表明,该晶体的性能能够满足新型医疗诊断设备对阵列换能器的要求.     

发射型PZT压电陶瓷的应变及性能

测量了几种发射型 PZT 压电陶瓷的电场应变曲线和电滞回线,探讨了它们与性能间的关系。认为 PZT陶瓷的应变量是一个与剩余极化量同样重要的用来衡量材料压电性能的基本参数。PZT 压电陶瓷的应变由两部分组成:低场强下的应变由畴的转向形成,高场强下的应变则是以畴伸缩产生的应变为主。单位场强的畴伸缩应变量与准静态压电系数 d_(33)值相当。     

退火处理对铅基弛豫型铁电体介电、压电性能的影响

铅基弛豫型铁电体的峰值介电常数和压电性能在退火后有较大提高．在PMN－PT陶瓷中,k_p由58％提高到66％,峰值介电常数由30900提高到37200,d_(33)达到530pC／N.在PZN－PT－BT陶瓷中,k_p由35％提高到51％,峰值介电常数km由11400提高到29000,d_(33)由347PC／N提高到624pC／N．这种改善可能与晶界玻璃相的消除以及畴壁运动等因素有关     

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。     

纵向换能器宽带研究设计进展

复合棒换能器因其结构简单,性能可靠等优点在声呐系统中占有重要的位置。随着新功能材料、新理论的出现和发展,各种以复合棒换能器为基础衍生出的纵向换能器不断研制出来,在科研、军事领域得到广泛应用。了解、掌握这些换能器的工作原理对相关工作者不无裨益。介绍了纵向换能器的基本结构、工作模式、研究设计方法、及多种宽带实现思路和相应换能器具有的工作特性等。纵向换能器的多样设计不仅扩展了工作频率范围,也满足了许多不同的应用目的。     

退火处理对铅基弛豫型铁电体介电、压电性能的影响

铅基弛豫型铁电体的峰值介电常数和压电性能在退火后有较大提高. 在PMN-PT陶瓷中, k     

新型压电材料—弛豫铁电体单晶的研究

A cost-effective crystal growth method was studied to fabricate the relaxor ferroelectric single crystal of lead magnesium niobate -lead titanate (PMN-PT). The crystal of PMN-PT, 7mm in diameter was prepared, and its dielectric and piezoelectric properties measured are as follows:T_c ～170 ℃ E_c～340V/mm, ε～3500 (25℃ and 1kHz), and d₃₃ ～1040pC/N.     

退火处理对铅基弛豫型铁电体介电、压电性能的影响

铅基驰豫型铁电体的峰值介电常数和压电性能在退火后有较大提高。     

弛豫铁电材料在准同型相界附近结构和性能研究的最新进展

铅系钙钛矿结构弛豫铁电材料在准同型相界区域的单晶,因为具有优异的介电、压电性能及潜在的应用前景,近年来已经引起了广泛的重视,本文较详细地介绍了其反常性能的一些特征,以及对其起源在理论及实验观察上的最新进展,重点介绍了自发极化在外场下进行偏转的理论,以及近年来用同步辐射的Ｘ射线衍射实验研究结果,发现在原先以为只有菱方相和四方相的准同型相界区域存在着单斜相．     

Enhanced Piezoelectric,Ferroelectric, and Electrostrictive Properties of Lead-Free (1-x)BCZT-(x)BCST Electroceramics with Energy Harvesting Capability

Next-generation electronics and energy technologies can now be developed as a result of the design, discovery, and development of novel, environmental friendly lead (Pb)-free ferroelectric materials with improved characteristics and performance. However, there have only been a few reports of such complex materials’ design with multi-phase interfacial chemistry, which can facilitate enhanced properties and performance. In this context, herein, novel lead-free piezoelectric materials (1-x)Ba_0.95Ca_0.05Ti_0.95Zr_0.05O₃-(x)Ba_0.95Ca_0.05Ti_0.95Sn_0.05O₃, are reported, which are represented as (1-x)BCZT-(x)BCST, with demonstrated excellent properties and energy harvesting performance. The (1-x)BCZT-(x)BCST materials are synthesized by high-temperature solid-state ceramic reaction method by varying x in the full range (x = 0.00–1.00). In-depth exploration research is performed on the structural, dielectric, ferroelectric, and electro-mechanical properties of (1-x)BCZT-(x)BCST ceramics. The formation of perovskite structure for all ceramics without the presence of any impurity phases is confirmed by X-ray diffraction (XRD) analyses, which also reveals that the Ca²⁺, Zr⁴⁺, and Sn⁴⁺ are well dispersed within the BaTiO₃ lattice. For all (1-x)BCZT-(x)BCST ceramics, thorough investigation of phase formation and phase-stability using XRD, Rietveld refinement, Raman spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), and temperature-dependent dielectric measurements provide conclusive evidence for the coexistence of orthorhombic + tetragonal (Amm2 + P4mm) phases at room temperature. The steady transition of Amm2 crystal symmetry to P4mm crystal symmetry with increasing x content is also demonstrated by Rietveld refinement data and related analyses. The phase transition temperatures, rhombohedral-orthorhombic (T_R-O), orthorhombic- tetragonal (T_O-T), and tetragonal-cubic (T_C), gradually shift toward lower temperature with increasing x content. For (1-x)BCZT-(x)BCST ceramics, significantly improved dielectric and ferroelectric properties are observed, including relatively high dielectric constant ε_r ≈ 1900–3300 (near room temperature), ε_r ≈ 8800–12 900 (near Curie temperature), dielectric loss, tan δ ≈ 0.01–0.02, remanent polarization P_r ≈ 9.4–14 µC cm⁻², coercive electric field E_c ≈ 2.5–3.6 kV cm⁻¹. Further, high electric field-induced strain S ≈ 0.12–0.175%, piezoelectric charge coefficient d₃₃ ≈ 296–360 pC N⁻¹, converse piezoelectric coefficient ${(d_{33}^{\ast })}_{\mathrm{ave}}$≈ 240–340 pm V⁻¹, planar electromechanical coupling coefficient k_p ≈ 0.34–0.45, and electrostrictive coefficient (Q₃₃)_avg ≈ 0.026–0.038 m⁴ C⁻² are attained. Output performance with respect to mechanical energy demonstrates that the (0.6)BCZT-(0.4)BCST composition (x = 0.4) displays better efficiency for generating electrical energy and, thus, the synthesized lead-free piezoelectric (1-x)BCZT-(x)BCST samples are suitable for energy harvesting applications. The results and analyses point to the outcome that the (1-x)BCZT-(x)BCST ceramics as a potentially strong contender within the family of Pb-free piezoelectric materials for future electronics and energy harvesting device technologies.     

直流偏压对PMZNT弛豫铁电陶瓷介电性能的影响

对PMN－PZN－PT系弛豫铁电陶瓷的直流偏压特性进行了研究,直流偏压使介电常数的最大值εmax下降,介电常数最大值对应的温度Tmax升高,频率色散受到压抑．同时使介温曲线变得平坦．应用冻结偶极子、慢偶极子的概念,对实验结果进行了分析．     

铋层状结构铁电体的研究进展

铋层状结构铁电体 (BLSF) 作为一种类钙钛矿无铅铁电压电材料, 由于其在高温、高频以及非易失性铁电随机存储器等领域具有突出的综合优势, 因而受到广泛关注。本文以BLSF的综合特征为基础, 对其结构设计和微结构研究中存在的问题进行了详细探讨, 并重点总结了近二十年来其在性能优化和薄膜制备中取得的进展。此外, 本文还对一些以铁电为背景的新的研究方向做了介绍。最后提出了BLSF在未来发展中值得关注的几个重要问题。     

胶体阵列及三维光子晶体制备的研究进展

单分散的胶体颗粒能自发排列成胶体阵列,其长程有序结构能获得许多特殊的性质.胶体阵列被用作制备可见光及近红外波长范围的光子晶体的基础.以其为模板制备的反蛋白石结构可拥有全光子禁带,为新一代光子器件开发和应用带来了希望.介绍了单分散胶体颗粒的主流制备方法,归纳总结了胶体阵列制备的几种方法和国内外最新的相关报道,简述了其在制备三维光子晶体领域的最新进展以及该领域国内外的研究进展.     

PMZNT弛豫铁电陶瓷直流偏压下的介电非线性的研究

在一定温度范围内，对PMN－PZN－PT系弛豫铁电陶瓷直流偏压下的介电非线性进行了研究。结果表明，在较小的直流偏压场下，介电常数存在一个具有温度依赖性的最大值；在较大的直流偏压场下，介电常数大幅度降低。分别采用偶极子玻璃模型和多畴态模型对上述非线性现象进行了定性解释。