A/B位双取代钛酸铋钠基压电陶瓷性能研究

采用固相烧结方法制备了Bi、Co同时取代化学计量比钛酸铋钠基(Bi_0.5+x/2Na_0.5-x/2)_0.94Ba_0.06Ti_1-xCo_xO₃无铅压电陶瓷, 研究了材料中A/B位缺陷对其电滞回线和电致应变的影响。结果表明陶瓷具有均一的赝立方结构, 随着掺杂量的增加, 材料铁电-弛豫相转变温度降低, 应变增加。同时材料在疲劳过程中伴随着弛豫相的增多, 在较低电场下产生较大的应变(0.458%), 逆压电常数d₃₃^*达到770 pm/V。介电温谱和电滞回线上反常变化与化学计量比陶瓷中产生的A/B位缺陷偶极子密切相关, 并表明这种缺陷偶极子是以氧空位为媒介形成的。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷研究近期进展

钛酸铋钠(分子式是Bi0.5Na0.5TiO3,简写为BNT)基无铅压电陶瓷性能优良,但与铅基陶瓷相比还有相当的差距,其性能有待进一步提高.从BNT基陶瓷改性、陶瓷新体系以及陶瓷制备技术等多方面,分析了提高BNT基陶瓷性能的原理、途径和方法,指出了发明陶瓷新体系的有关思路,讨论了陶瓷制备技术与陶瓷性能的关系.同时,列举了近期在BNT基陶瓷性能改善研究中的若干新进展和新结果、性能良好的BNT基陶瓷新体系及制备工艺和制备新技术对陶瓷性能的影响,并对今后的相关研究进行了展望.     

SrMAlO4(M=La、Y)掺杂BNT基无铅压电陶瓷的结构与电致应变性能研究

近年来,钛酸铋钠(BNT)基压电陶瓷材料因其独特的场致相变效应表现出巨大电致应变响应,并在驱动器方面展现出巨大应用潜力.采用传统固相合成工艺制备了具有优异电致应变性能和温度稳定性的(Bi0.5 Na0.5)0.935 Ba0.065 TiO3-xSrMAlO4(xSrMAlO4,M=La、Y)系无铅压电陶瓷材料,并研究...     

弛豫铁电陶瓷电致应变温度稳定性的研究进展

简要综述了提高弛豫铁电陶瓷电致应变温度稳定性方法的研究现状和存在的问题，并对进一步深入研究提出了看法。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的组分设计与性能调控研究进展

钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最多且极具应用前景的钙钛矿(ABO3)型无铅压电材料之一。最近几年,BNT基无铅压电陶瓷仍然是国际压电铁电材料研究的热点之一。从BNT基无铅压电陶瓷A位和/或B位取代、多组元复合、掺杂离子改性以及制备技术改进等方面,综合介绍了2006年以来国内外的研究进展,特别是准同型相界的构建以及组分设计与性能调控的研究进展,并对今后的研究进行了展望。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的极化性能热稳定性研究进展

钛酸铋钠(Bi0.5 Na0.5 TiO3,简称BNT)陶瓷是一种A位复合钙钛矿无铅压电材料,其具有高居里温度、 大电致应变、 良好的弛豫特性和机电耦合性能等特点,特别是其机械品质因数随温度升高和振动速率的增加保持稳定,相对于商用的铅基压电陶瓷Pb(Zr,Ti)O3(PZT)具有一定的优势,有望应用于致动器、 滤波器、...     

BaNb2O6掺杂Na1/2Bi1/2TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫

采用传统陶瓷制备方法,制备了无铅新压电陶瓷材料Na1/2Bi1/2TiO3-xBaNb2O6.研究了BaNb2O6掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm,修正的居里一外斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随BaNb2O6掺杂量的增加而增加.该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为,低掺杂量的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,而高掺杂的陶瓷材料在室温和Tf之间都表现出明显的频率依赖性.并根据宏畴一微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.     

La2O3掺杂（Na0．5 Bi0．5）0．94 Ba0.06 TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫研究

采用固相合成法制备了La2O3掺杂(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷.研究了La2O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm.修正的居里-维斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随La2O3掺杂量的增加而增加.掺杂量较低的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,随掺杂量的增加,陶瓷材料在室温和低温介电反常峰Tf之间都表现出明显的频率依赖性.并根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.     

钛酸铋钠的水热合成与表征

采用水热法合成出(Na1/2Bi1/2)TiO3钙钛矿复合氧化物超细粉料,实验研究确定了最优合成过程参数矿化剂NaOH浓度为12mol/L前驱体溶液的pH值在12～13范围内、在180℃下反应48h,并制备出单一钙钛矿结构的NBT合成粉料.采用XRD、SEM等分析手段对合成粉体的结构、形貌进行了表征.分析结果表明合成的粉体为纯钙钛矿结构,粉体形貌大体呈现圆球状,颗粒大小比较均匀,直径分布在O.2～1.0μm范围,平均粒径为0.5um左右.与常规固相合成法相比,水热法制备的(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷样品表现出较好的压电性能,其压电性能参数d33达到了82pC/N.     

A位复合铁电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的介电弛豫

采用固相反应法制备了A位复合铁电陶瓷(1-x)Bi_0.5(Na_0.82K_0.18)_0.5TiO₃-xBiCrO₃(BNKT-BCx). 研究了该陶瓷在室温至500℃温度范围内的介电性能. 结果表明该陶瓷的介电温谱存在两个介电反常峰和一个介电损耗峰, 低温介电反常峰温度附近具有明显的介电常数频率依赖性, 但居里峰随频率增加基本不变, 与典型弛豫铁电体的特征不同. 将弛豫铁电体分为本征弛豫和非本征弛豫铁电体, 通过分析极化前和极化后陶瓷的介电温谱, 发现该体系低温介电反常峰温度附近的介电频率依赖性为空间电荷和缺陷偶极子极化引起的非本征弛豫.     

Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维的制备及形成机理研究

以Bi(NO3)3 5H2O、板状钛酸(H1.07Ti1.73O4 nH2O)、NaOH为原料,采用水热法合成了具有钙钛矿结构的Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)对产物进行表征.通过考察在200℃下水热反应不同时间的产物的相结构、微观形貌及化学组成,对Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维的形成机理进行了探讨.结果表明:钛酸H1.07Ti1.73O4 nH2O是一类具有层板结构的化合物,在水热反应过程中,板状钛酸的层间H3O+可与Na+、Bi3+进行离子交换,通过原位生长的方式形成了板状Na0.5Bi0.5TiO3颗粒,随着水热反应的进行,板状Na0.5Bi0.5TiO3颗粒裂解形成纳米纤维.所得的Na0.5Bi0.5TiO3纳米纤维分散性好,具有钙钛矿结构,直径为30~150 nm,长度为几个微米到十几个微米.     

A位复合铁电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的介电弛豫

采用固相反应法制备了A位复合铁电陶瓷(1-x)Bi_0.5(Na_0.82K_0.18)_0.5TiO₃-xBiCrO₃(BNKT-BCx). 研究了该陶瓷在室温至500℃温度范围内的介电性能. 结果表明该陶瓷的介电温谱存在两个介电反常峰和一个介电损耗峰, 低温介电反常峰温度附近具有明显的介电常数频率依赖性, 但居里峰随频率增加基本不变, 与典型弛豫铁电体的特征不同. 将弛豫铁电体分为本征弛豫和非本征弛豫铁电体, 通过分析极化前和极化后陶瓷的介电温谱, 发现该体系低温介电反常峰温度附近的介电频率依赖性为空间电荷和缺陷偶极子极化引起的非本征弛豫.     

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.     

氧化镧掺杂铌酸钾钠陶瓷的电、光性能研究

铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃, KNN)基陶瓷具有充放电速度快、透明度高、应用温度范围宽、使用寿命长等优点, 在脉冲功率器件等领域具有广阔的应用前景。通过改性技术提高铌酸钾钠基陶瓷的电、光性能是该方向的研究热点。本研究采用固相法制备0.825(K_0.5Na_0.5)NbO₃-0.175Sr_1-3x/2La_x(Sc_0.5Nb_0.5)O₃(x=0, 0.1, 0.2, 0.3)陶瓷(简称0.825KNN- 0.175SLSN), 研究La₂O₃掺杂对其相结构、微观形貌、光学、介电、铁电及储能性能的影响。研究结果表明: 0.825KNN- 0.175SLSN陶瓷具有高对称性的伪立方相结构; 随着La₂O₃掺杂量增大, 陶瓷的平均晶粒尺寸减小, 相变温度(T_m)及饱和极化强度(P_max)增大, 达到峰值后下降。在x=0.3时, 该体系陶瓷表现出优异的透明性, 在可见光波长(780 nm)及近红外波长(1200 nm)范围内透过率分别达65.2%及71.5%, 同时实现了310 kV/cm的击穿场强和1.85 J/cm ³的可释放能量密度。     

高性能钛酸钡基无铅压电陶瓷物理机制的研究进展

如何提高无铅压电陶瓷的压电性能是当前国内外压电铁电材料研究的前沿和热点之一。在归纳和分析锆钛酸铅陶瓷高性能起因的基础上,结合近年有关高性能钛酸钡基无铅压电陶瓷的报道,着重对钛酸钡基陶瓷高压电性能的物理机制的研发进展进行评价,以期为高性能无铅压电陶瓷材料的设计和开发提供依据。     

前驱物对水热合成钛酸铋纳米粉体的影响

研究了前驱物的浓度、预处理方式和配比对水热法制备钛酸铋粉体结构和形貌的影响。以Bi(NO3)3.5H2O和TiCl4为原料,KOH为矿化剂,在240~260℃水热反应4h,制备出Bi4Ti3O12纳米粉体,借助XRD、TEM、SEM和FTIR分别对粉体的晶相、微观形貌和组成进行表征。结果表明,当前驱物浓度为0.10~0.15mol/L,Ti/Bi摩尔比值为0.75时,可获得单一物相组成的Bi4Ti3O12粉体;用去离子水反复洗涤胶体沉淀前驱物,可防止Cl-1带来的不利影响;实验所得Bi4Ti3O12晶粒是方形片状的,宽度尺寸在30nm左右,长度大于100nm。     

铌锌酸铅基陶瓷的铁电行为研究

采用具有改进ＳａｗｙｅｒＴｏｗｅｒ电路的全自动铁电体电滞回线测试系统，对（０．９ｘ）Ｐｂ（Ｚｎ１／２Ｎｂ２／３Ｏ３０．１ＢａＴｉＯ３ｘＰｂＴｉＯ３［（ｘ＝０．０５，０．１０，０．１５，简称ＰＺＮＢＴＰＴ（０．１／ｘ）］系列铁电陶瓷样品在０℃～１９０℃温度范围内强场下的极化强度进行了详细测试，并与其弱场介电行为对比，探讨了铁电宏畴微畴不同的强场极化特性，发现ＰＺＮＢＴＰＴ（１０／１５）铁电陶瓷样品的极化强度在自发正常铁电体弛豫型铁电体转变温度Ｔｎｒ下有一个增大过程。     

(Bi0.5Na0.5)0.935Ba0.065TiO3-xBiScO3陶瓷储能及应变性能研究

本研究采用BiScO₃组分对固相烧结工艺制备的(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)_0.935Ba_0.065TiO₃-xBiScO₃(BNBT-xBS)无铅陶瓷进行改性, 考察了BiScO₃掺杂含量对陶瓷的微观结构、储能、场致应变和介电等性能的影响。结果表明: 随着BiScO₃掺杂含量的增加, BNBT-xBS陶瓷的相结构由三方相与四方相共存演变为伪立方相, 无杂相形成, 且平均晶粒尺寸略有增大; BiScO₃组分的引入破坏了BNBT陶瓷铁电畴的长程有序, 表现出弱极化, 且伴随有铁电相到弛豫铁电相的相变过程。BiScO₃组分提高了储能和应变性能, 在70 kV/cm电场下其最大储能密度为0.46 J/cm³, 电致应变达到0.25%。介电常数随着掺杂含量的增加逐渐降低, 其介电行为也表明陶瓷具有弛豫铁电体特征; BNBT-xBS陶瓷表现出负温度系数效应, 且在450℃以下具有较好的绝缘性。