复合先驱体法制备铅镁锰锑铌系压电陶瓷材料

采用复合先驱体法制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)a(Mn1/3Nb2/3)b(Mn1/3Sb2/3)cZrdTieO3(PMMSN) 铅镁锰锑铌多元系中温烧结压电陶瓷材料。结果表明,相同合成条件下,三组元复合先驱体法和六组元复合先驱体法比四组元复合先驱体法制得样品的钙钛矿相含量更高,在700℃即可得到单纯钙钛矿相材料,且复合先驱体法具有比单一先驱体法(二组元)工艺更加简单、成本更加低廉的优势。性能测试结果表明,三组元复合先驱体法制成样品的性能最佳。1 100℃烧结样品的性能参数:Qm为1 916,kp为0.56,r为1 349,d33为326,tg为0.43?02,可以满足超声马达和压电变压器等应用方面的要求。     

2-2型PZT/环氧树脂复合压电材料的研究

采用浇注法制备出了并联式2-2型PZT-环氧树脂复合压电材料,对其相关性能进行研究,结果表明,浇铸发生固化反应的最佳配比工艺为环氧树脂与聚酰胺650体积比为4∶1,室温下固化3~5天。复合材料的介电损耗随着测试频率的增大而下降并趋于稳定;随着锆钛酸铅(PZT)含量的增加,压电常数(d33)、介电常数(ε)、介电损耗(tanδ)数值均逐渐增大。在1kHz的测试频率下,复合材料的d33=146.5pC/N,ε=2 100,tanδ=0.090。弯曲强度(σf)=162.2 MPa。当复合材料的PZT的体积分数为63.5%时,σf=162.2 MPa,挠度为6%~10%。     

先驱体法制备Pb1-xSrx(Mn1/3Sb2/3)aZrbTicO3压电陶瓷的压电和介电性能

采用先驱体法制备了Pb1-xSrx(Mn1/3Sb2/3)aZrbTicO3压电陶瓷。通过XRD研究表明,随着Sr2+取代量的增加,相界向富锆方向移动,并改善了相界附近组分的压电性能和介电性能。与传统的固相合成制备工艺相比,先驱体法制备的陶瓷具有优良的压电性能,所得样品的综合性能:r为1791,tg为0.0035,d33为454?0-12C種-1,kp为0.61。     

低温共烧PZT压电陶瓷材料的研制

为了满足片式化压电陶瓷元件的低成本化对陶瓷材料低温烧结的要求,通过在PZT陶瓷材料中添加烧结助剂PBN来降低陶瓷的烧结温度。研究了PBN的添加量对PZT陶瓷材料晶相、陶瓷晶粒及介电常数、压电常数机电耦合系数的影响,在PZT陶瓷材料中,当PBN的摩尔分数为6%时,可使陶瓷材料的烧结温度下降至960℃,所制得陶瓷材料具有很好的压电性能,并且实现了陶瓷材料与全银内电极的共烧,可应用于制作片式多层压电扬声器器件,大大降低了片式压电元件的成本。     

水热合成PZT热电体陶瓷材料烧结性的研究

本文对水热合成ＰＺＴ热电体陶瓷的烧结性进行了研究。结果表明：烧成温度为１１６０℃左右，比用传统的固相合成法烧成温度低６０℃，在烧结过程中，Ｐｂｏ的挥发速度比用固相法小得多。     

用于铁电存储器的PZT薄膜的制备与性能

采用 MOD方法制得了具有纯钙钛矿结构和良好铁电性能的 PZT薄膜 ,典型 Pr、Ps、Ec值分别为 2 7μC/ cm2、4 4 μC/ cm2、10 .9k V/ mm,进一步分析表明 ,制备工艺对薄膜的析晶状态、晶粒尺寸和铁电性能有重大影响 ,析晶充分和大晶粒尺寸有利于获得较大的 Pr值     

NFO/PZT复合磁电薄膜生长制备及性能的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法,在制备有SrRuO3底电极的SrTiO3(001)基片上生长高质量的NiFe2O4/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3双层复合磁电薄膜.用X-射线衍射(XRD)对复合薄膜的微结构进行详细表征,结果表明,复合薄膜中NiFe2O4、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3结晶良好,且具有单一的面外取向,Φ扫描模式显示NiFe2O4、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3均延SrTiO3(001)方向外延生长.磁电性能表征结果表明,由于界面应力效应的作用,复合薄膜的铁电性较单层Pb(Zr0.52Ti0.48)O3明显减弱,而铁磁性基本保持NiFe2O4的软磁特性.     

Sol-Gel法制备PZT陶瓷超细粉的研究

以乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)替代锆醇盐为原料,采用改进的Sol-Gel工艺,制备出结晶良好、化学组成精确、颗粒分散性好、粒径约为20～30nm的PZT超细粉。实验结果表明,Sol-Gel法制备的PZT粉末的合成温度比传统的固相反应法烧结温度低,在煅烧温度在550～700°C温度范围内,可制备出PZT陶瓷超细粉。     

PZT悬臂梁结构的优化设计

推导了单层锆钛酸铅悬臂梁伸缩振动时振幅的表达式 ,得出振幅与电势差ΔV成正比 ,与长厚比L/d成正比 ,与宽度w无关。分类分析了锆钛酸铅悬臂梁弯曲振动的各种模式 ,通过有限元分析软件ANSYS仿真得出 :在相同几何尺寸、相同电压的情况下 ,“异P同E”的振幅是“异E同P”的振幅的一半 ,两者的振幅与电势差ΔV成正比 ,与长厚比 (L/d)成平方关系 ,与宽度w无关。对于“同P同E”得出上下两层锆钛酸铅的电场差异越大 ,振幅越大。此分析方法和结论可用于锆钛酸铅悬臂梁结构的优化设计。     

Sb2O3掺杂对PZT压电陶瓷微观结构与性能的影响

Sb2O3掺入量(均为质量分数)<1.9%时,晶体结构为纯钙钛矿相,平均晶粒尺寸随掺入量增大由17μm减小至2μm,压电活性逐渐增强;Sb2O3掺入量>1.9%时,为钙钛矿与焦绿石两相复合结构,随Sb2O3掺入量增加,平均晶粒尺寸保持稳定,压电活性减弱;Sb2O3掺入量为1.9%～2.0%处,压电活性最强。主要性能指标:εr为1925,tgδ为2.35×10–2,d33为440pC/N,kp为64%,Qm为70,tC为300℃。     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

PZT/P(VDF-TrFE)复合材料的静电纺丝制备及其特性

自行搭建了静电纺丝平台,制备了锆钛酸铅陶瓷粉末与聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)复合材料纳米纤维膜。使用扫描电子显微镜观测了纳米纤维膜的表面形貌特征,使用X线衍射检测了纳米纤维膜中聚偏氟乙烯三氟乙烯的β相。探究了锆钛酸铅陶瓷质量分数对纳米纤维直径的影响和对其内聚偏氟乙烯三氟乙烯的β相影响。实验结果表明,使用静电纺丝法制备锆钛酸铅陶瓷粉末与聚偏氟乙烯三氟乙烯复合材料膜时,考虑到纳米纤维的形貌质量与纺丝过程的难易度,合适的锆钛酸铅陶瓷粉末质量分数应为4%。     

PZT厚膜的制备及电性能研究

用溶胶-凝胶法制备出锆钛酸铅(PZT)粉体,与流延胶以一定配比混合后流延成型,坯膜于1 100℃高温烧结2h得到PZT厚膜.利用XRD和SEM研究其组织结构,同时测试其相关电性能.结果表明,以10 mL流延胶中加入120 g PZT粉的配比进行流延较合适;得到厚度约为200 μm的钙钛矿结构压电厚膜无裂纹、晶粒尺寸小且分布均匀,其压电常数d33为109 pC/N.在1 kHz测试频率下,其介电常数为179,介电损耗为0.4.     

Transformation process of laser ablated PZT thin films

Transformation behavior of piezoelectric lead zirconate titanate (PZT) thin films prepared by laser ablation on unheated Al₂O₃ substrates was investigated within a broad temperature region. As-deposited films were mainly amorphous containing some microcrystalline perovskite and pyrochlore phases. The rhombohedral perovskite was the main phase in the films annealed between 500 and 800°C. These films also contained some pyrochIore, PbTiO₃, PbO, and ZrO₂. The PbO and ZrO₂ disappeared in the optimal annealing temperature interval of 700 to 800°C. Decomposition reactions took place above 800°C due to evaporation of lead and diffusion reactions occurred between substrate and film so that the films annealed at 1100°C consisted of ZrO₂, TiO₂, and PbO.     

PZT薄膜微图形的制作精度的研究

采用典型的半导体光刻工艺用ＢＨＦ／ＨＮＯ３溶液成功地刻蚀了ＰＺＴ（５２／４８）薄膜。研究了薄膜的微观结构对微图形的制作精度的影响。结果表明，在薄膜中晶粒团聚区域和周围区域的刻蚀速率存在着差异，晶粒小的薄膜有利于获得高保真的从掩膜到薄膜的图形转移，晶粒团聚区域的尺寸基本决定了图形转移的误差。     

流延硅基PZT厚膜工艺研究

研究了基于流延技术制备硅基锆钛酸铅（PZT）厚膜的工艺。考虑衬底特性对厚膜品质的影响,在不同的种子层上分别制备了PZT厚膜,测试工艺结果,证实了种子层的作用。分析了高温烧结时间对流延PZT厚膜品质的影响,确定了最优高温烧结时间。文章提出的硅基PZT厚膜工艺可用于制备射频天线的介质基片。     

改性PZT95/5材料的介电性能研究

根据同化合价,不同离子半径;相近离子半径,不同化合价的原则选择氧化物对PZT95/5(PbZr0.95Ti0.05O3)进行分别掺杂,研究了碱金属族、碱土金属族氧化物,及Fe、Si、Nb、W等的氧化物掺杂对PZT95/5材料的介电常数、介电损耗的影响。研究发现一价、二价金属离子的掺杂除Mg外都使得材料的介电常数、介质损耗有不同程度的下降,一价掺杂使得介电常数随掺杂物离子半径增大而减小,二价掺杂随离子半径的增大使得介电常数有增大的趋势。高价金属离子如Fe3+、Si4+、Nb5+等的掺杂使得材料具有比一价、二价掺杂更高的介电常数和损耗。     

纳米PZT粉体制备及PZT/水泥基复合材料压电性能

采用溶胶-凝胶法,结合正交试验设计,研究了不同反应条件((CH3COO)2Pb浓度、pH值、反应时间和煅烧温度)对PZT粉体结晶程度和晶粒大小的影响。用压制成型法制备出PZT压电陶瓷和PZT/硫铝酸盐水泥基复合材料。用正交极差与方差法分析了反应条件对PZT粉体物相与粒度及陶瓷片和复合材料的压电与介电性能的影响,得出粉体最佳制备工艺。结果显示:最佳反应条件为(CH3COO)2Pb浓度为15%,pH=5.0,反应时间2h,煅烧温度600℃;煅烧温度对陶瓷片及复合材料的压电与介电性能影响最显著;相应陶瓷片压电常数d33、相对介电常数εr分别为38.5pC/N、1.3;而复合材料的d33、εr分别为4.4pC/N、29.4,数值偏低可能是水泥水化不充分,结构不致密所致。