聚苯胺改性0-3 型PZT/ 聚氨酯复合材料的极化与电性能

以聚苯胺( PANI) 原位聚合改性聚氨酯( PU) 树脂为基体, 锆钛酸铅( PZT) 陶瓷为功能相, 制备了0-3 型压电复合材料, 研究了复合材料极化和电性能。结果表明: 适量PANI 能够有效地提高0-3 型复合材料的极化和压电性能。随着PANI 含量增加, 复合材料的压电系数d33和机电耦合系数kp 迅速增大。当PANI 体积分数为4 %时, 复合材料的d33 = 34 pC/ N , kp = 0.25 , 均达到最大值。复合材料的介电常数和介电损耗随PANI含量的增加而上升。      

CeO2改性压电陶瓷（Bi0．515Na0．5）0．94（Ba0．8Sr0．2）0．06TiO3备及性能研究的制

实验采用传统陶瓷工艺技术制备无铅压电陶瓷（Bi0．515Na0．5）0．94（Ba0．8Sr0．2）0．06TiO3-x（w％）CeO2（缩写为：BNBST—x）。研究表明：掺杂CeO2的BNBST—x系压电陶瓷,极化电压为4．5kV／mm、极化温度为70℃、极化时间为40min是合适的极化条件,且在CeO2的掺杂含量为0．2wt％时,陶瓷性能最佳,其中压电常数d33=91pC／N、平面机电耦合系数kp=31％、介电常数εr=1666、介质损耗tanδ=0．042、居里温度Tc=338℃。     

NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了（1-x）（K0．5Na0．5）NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷，研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征．制备的（K0．5Na0．5）NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钦矿结构，室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变，显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异．与（K0．5Na0．5）NbO3陶瓷相比，（K0．5Na0．5）NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低，烧结特性得到改善．（K0．5Na0．5）NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能，其中0．94（K0．5Na0．5）NbO3—0．06LiNbO3（x=0．06）陶瓷的压电常数d33达到205pC／N，机电耦合系数kp为40．3％，kt达到49．8％．     

高介电高压电活性PLZT陶瓷材料的研究

利用改进的固相烧结工艺设计和制备出一种具有高介电常数、高压电系数的PLZT陶瓷材料。研究了Sb2O3、BaTiO3的不同掺杂量对PLZT陶瓷的介电性能和压电性能的影响。实验发现，当Sb2O3和BaTiO3含量的质量百分比均为0．5％时，PLZT陶瓷的介电性能、压电性能较佳，相应的物理参数为：频率为1kHz时室温相对介电常数εr=4500。压电常数d33=640pC／N，压电耦合系数kp=0．7，密度ρv=7．914g／cm^3．居里温度Tc=213℃，介电损耗tgδ=0．0175。该材料在叠层电容器、压电陶瓷固体继电器、压电驱动器及压电电声器件等方面具有良好的应用前景。     

（Bi0．5Na0．5）1-χ（BaaSrb）χTiO3无铅压电陶瓷体系的设计、制备与性能

综合考虑(Bi0．5Na0．5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A-位、B-位原子的原子量差、离子半径差和电负性差，提出了一种BNT基无铅压电陶瓷的设计方法。依据BNT基无铅压电陶瓷所报道的相关数据，定义了ABO3型压电陶瓷的综合因子F(ω)为F(ω)=|M| |R| 100|χ|，式中，M为A-位和B-位离子的质量差，R为A-位和B-位离子的离子半径差，χ为A-位和B-位离子的电负性差。研究发现，F(ω)与BNT基无铅压电陶瓷的压电耦合系数κ33和kp，以及压电常数d33有非常紧密的关系。根据该方法设计了(Bi0．5Na0．5)1-χ(BaaSrb)χTiO3无铅压电陶瓷新体系，并申报了国家发明专利。研究结果表明，该体系压电陶瓷具有很好的工艺特性和压电响应，高的压电常数，其机电耦合系数kp为0．311，压电常数d33高达146pC／N，居里温度Tc为310℃，是一种很有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系。     

LiTaO3掺杂对K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了LiTaO3掺杂的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(记为KNN xLT,x=0～8%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和压电、铁电等性能.研究结果表明,KNN xLT陶瓷的正交相-四方相准同型相界(MPB)位于4%＜x＜6%处.随着LiTaO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构相变温度(TO-T)向低温方向移动,而四方→立方结构相变温度(Tc)向高温方向移动.陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp随LiTaO3含量的增加均先增大后减小,而剩余极化强度Pr则随之逐渐减小,矫顽场Ec逐渐增大.当x=6%时,陶瓷具有较好的压电和铁电性能:d33=190pC/N,kp=40.0%,Pr=22.0μC/cm2,Ec=1.78kV/mm,Tc=440℃.该体系陶瓷具有较高的压电常数和比较大的平面机电耦合系数,是一种应用前景良好的压电铁电材料.     

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．     

短炭纤维/树脂炭复合材料导热系数与石墨化度之间的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种中间相沥青基短炭纤维／树脂炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型。并运用声子导热机制对其机理进行了探讨。结果表明。复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的6倍，但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高。两个方向导热系数λ与石墨化度g之间关系分别符合公式：λ=53．78 0．28exp(g／13．75)及λ=4．95 0．94exp(g／25．22)。     

烧结温度对PMS-PZT系陶瓷显微结构和压电性能的研究

研究了不同烧结温度对Pb(Mn1／3Sb2／3)O3-PbZrO3-PbTiO3(PMS—PZT)系压电陶瓷显微结构和压电性能的影响．实验结果表明：在1240℃、2h条件下烧结，能获得最优的综合性能：Cr=1530、d33=374、Kp=0．6、tanδ=0．41％、Qm=1250，可以满足压电变压器和超声马达等大功率场合下的使用要求．与此同时，当烧结温度为1100-1150℃时，材料仍然具有良好的压电性能：Cr=1370、d33=348、Kp=0．57、tanδ=0．62％、Qm=1620(1150℃)，因此可以作为中低温烧结的多层器件用厚膜材料．高温显微镜、SEM、TEM和EDS等研究表明，PMS—PZT系陶瓷具有很宽的烧结温度区域，特别是中低温烧结时仍能成瓷并具有高的压电性能，主要是因为PbO和Sb2O5在较低烧结温度下(1100℃)能够形成过渡液相促进陶瓷烧结，随着烧结温度的升高，它们能够重新进入晶格形成单一钙钛矿结构．     

具有超高压电电压常数的镧掺杂0.55Pb(Sc_(1/2)Ta_(1/2))O_3-0.45PbTiO_3陶瓷材料

研究了不同镧掺杂量与Pb（1－x）Lax（Sc1／2Ta1／2）0．55Ti0．45O3（x＝0，x＝0．005，x＝0．01，x＝0．02，x＝0．03）陶瓷材料居里温度、压电常数及压电电压常数之间的关系以及高温热处理对材料性能的影响。研究表明材料的居里温度随镧添加量的提高按26℃／1atm％的幅度下降，只是在x＝0．005处出现异常现象，即该组份的材料的居里温度与x＝0处相比稍有提高；材料的压电常数d33和压电电压常数g33随镧掺杂量的变化呈一定的规律性，即在掺杂量较低时，随镧掺杂量的提高而提高，但当达到一个峰值后开始降低；高温热处理（900℃8h）使得材料的居里温度提高（提高幅度大约为15℃），并且能明显改善材料的压电性能，这种现象是材料结构由无序向有序转变的结果。绝热处理的陶瓷材料其压电常数最大达d33＝533×10－12C／N，最大压电电压常g33＝63．1mV·m／N。     

(Na,K)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构与性能研究

研究了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)无铅压电陶瓷的显微组织结构及压电性能的影响规律,结果表明随KBT含量增加,BNKT无铅压电陶瓷的晶胞参数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,居里温度从326℃升高到360℃,压电常数、介电常数和介电损耗增加,机械品质因数下降;KBT含量为0.15mol的(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷位于准同型相界处,具有较佳的压电性能.     

ZnO/PVDF压电复合材料的制备及性能

采用超声模板法制备了平行束状纳米ZnO晶须,将其与压电高聚物PVDF复合,用热压法制备六种含平行晶须状纳米ZnO不同质量分数与不同形态、尺寸的ZnO的ZnO/PVDF复合材料。经取向、极化后对其结构、形态及介电性和压电性能进行了系统测试。结果表明:尺寸与形态对压电复合材料的影响极大,球型、准球型、四针状纳米ZnO和非纳米ZnO与无定型PVDF复合,虽经同样条件极化处理,并无压电性能产生。与传统观念不同,即使主体为PVDF,但随着平行晶须状纳米ZnO含量的增加,电性能参数呈非线性增大,在ZnO含量仅为15%左右时就产生了复合材料介电常数ε和压电常数d33值的转折性突跃,与单一压电高聚物材料相比显著增加,且极化性能得到明显提高。     

塑料对0－3型锆钛酸铅压电复合材料性能的影响

研究了不同塑料尼龙１０１０和Ｅ－２０环氧树脂与锆钛酸铅（ＰＺＴ）复合而成的压电复合材料的压电性能，结果表明，尼龙１０１０－ＰＺＴ压电复合材料比Ｅ－２０环氧树脂－ＰＺＴ具有较低的饱和极化电场和较短的饱和极化时间，而且前者比后者具有更高的压电常数。     

3-2型压电复合材料的静水压特性研究

基于压电复合材料的串并联理论以及等效参数理论,推导了3-2型压电复合材料的等效性能参数的计算公式,并针对PZT5/环氧树脂618构成的3-2型复合材料,将计算值与实验结果进行了比较,对理论公式进行了验证,结果表明二者吻合较好.应用理论公式对3-2型压电复合材料的压电性能进行了分析,得出3-2型压电复合材料比1-3型压电复合材料具有更高的静水压压电常数,同时确定了3-2型复合材料中压电陶瓷体积百分比的优选范围.     

溶胶-凝胶法制备锰掺杂 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅陶瓷的压电特性

用溶胶-凝胶工艺制备了 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 + x wt% Mn (x=0- 0.4)系列无铅压电陶 瓷.研究发现适量锰的掺杂可以有效地降低材料的介电常数和介电损耗,同时提高材料的退极化 温度,但过量锰的掺杂使得材料的压电特性变差.当锰的掺杂量为 0.1wt%时,陶瓷具有该系列最 大的压电常数( d33=175× 10- 12C/N)、最大的机电耦合系数 kt=56%, kp=26%)、较小的介电损耗 tgδ =2.7%,较高的退极化温度( Td=82℃).     

Li改性铌钽酸钾钠无铅压电陶瓷的研究

利用固相反应法制备了(Na _0.52 K _0.48-x Li _x)(Nb _0.86 Ta _0.10 Sb _0.04)O ₃系无铅压电陶瓷, 研究了不同Li含量(x分别为0、0.02、0.04、0.06、0.08)样品的显微结构、物相组成及电性能. 结果表明, Li含量的改变对其物相组成、压电性能、铁电性能、介电性能都有显著影响. 当Li含量x从0增大到0.04时, 其压电性能相应提高, 当Li含量x超过0.04时, 压电性能明显下降; 在x=0.04时综合性能最好, 其压电常数d₃₃高达260pC/N, 介电损耗tanδ为0.027, 平面机电耦合系数k_p值达到50%, 剩余极化强度P_r为22μC·cm^-2, 矫顽电场E_c为0.95kV·mm^-1, 居里温度为316℃. 另外, 随着Li含量增加, 该系统的矫顽电场明显增强, 居里温度有所提高.     

Sb_2O_3掺杂对(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统工艺制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷,研究掺杂离子Sb3+对(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3微观结构和电性能的影响。结果表明烧结温度在1160℃时,样品密度达到最大值5.85g/cm3;X射线衍射(XRD)分析所有陶瓷样品均为钙钛矿相,Sb2O3的掺杂只改变晶胞体积或产生铋离子空位或钠离子空位,不形成异相;掺杂量在0.4%~0.6%时介电常数先增加后减小,介电损耗呈现增大趋势;掺杂0.5%的Sb2O3时,d33最大为142pC/N。     

钙钛矿型低铅压电陶瓷的制备与性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了钙钛矿型低铅压电陶瓷xPbTi0.4716Zr0.4834（Mn1/3Sb2/3）0.0450O3-（1-x）（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3[xPMS-（1-x）KNLN],研究了该陶瓷体系的结构和介电、压电与铁电性能以及这些结构和性能与工艺条件的关系。XRD分析表明,随着烧结温度的升高,陶瓷晶相由焦绿石相与赝立方钙钛矿相共存转变为单一的四方钙钛矿相;SEM分析表明,在烧结过程中产生了以（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3组分为主的液相,并在烧结温度提高的过程中产生孔洞出现-孔洞消失的现象;电学测试表明,xPMS-（1-x）KNLN陶瓷具有良好的性能,在x=0.75、烧结温度为1250℃时,陶瓷的性能参数为压电常数d33=182pC/N,机电耦合系数kp=34.5%,居里温度TC=165℃,剩余极化强度Pr=21.2μC/cm2,矫顽场强Ec=1.47kV/mm,介电常数εr=1879,介电损耗tanδ=0.92%。     

钛酸铅—环氧树脂压电复合材料的极化及压电性能研究

对钛酸铅／环氧树脂复合压电材料的极化性能进行了研究。结果表明,较高的极化电场强度和较高的极化温度均有利于压电复合材料压电性能的提高,但超过一定值时,材料会达到饱和极化状态,压电变常趋于稳定。