无铅压电陶瓷的研究现状

简要介绍了无铅压电陶瓷的研究进展,重点介绍了BaTiO3(BT)基、钛酸铋钠(BNT)基和铋层状无铅压电陶瓷的性能。分析了掺杂改性对BNT基和铋层状无铅压电陶瓷压电性能的影响,详细对比了无铅压电陶瓷的制备方法,为改进工艺提高压电性能提供了理论支持。展望了BT基压电材料在热喷涂领域的应用前景,并分析了亟待解决的问题。     

从发明专利看无铅压电陶瓷的研究与发展--无铅压电陶瓷2O年发明专利分析之一

无铅压电陶瓷的研究与开发已引起世界各国的高度重视.本文综合分析了近20年无铅压电陶瓷发明专利约140篇,从发明专利角度评述了无铅压电陶瓷的研究与发展现状,简要介绍了目前受到广泛研究的BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐系无铅压电陶瓷,并侧重介绍这些无铅压电陶瓷的组分、性能和制备方法.从无铅压电陶瓷发明专利的进展可以看出,在过去20年中,为促进人类社会的可持续发展,无铅压电陶瓷得到了广泛的研究和开发,并取得重要进展.     

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷研究进展

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷体系是目前研究最广泛的功能陶瓷材料之一.综述了BNT基无铅压电陶瓷的研究现状,讨论了相关体系的设计方法、铁电性、压电性以及BNT体系的制备方法.分析比较了BNT系压电陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)压电陶瓷的性能差异以及存在的问题,对BNT基无铅压电陶瓷进行了展望.     

铋层状结构无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年发明专利分析之三

铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高、介电常数低，介电击穿强度大及各向异性大等特征近年来受到广泛研究。本文归纳和分析了铋层状结构无铅压电陶瓷近20年的发明专利．着重介绍了主要体系的压电铁电性能．并对铋层状结构无铅压电陶瓷今后的发展与研究提出了一些建议。     

溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,简写为NBT)基无铅压电陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而备受关注.综述了溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3粉体及制备出的陶瓷的结构和性能特点.总结了用溶胶-凝胶法制备压电和介电性能显著提高的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的研究进展.研究表明,溶胶-凝胶法在制备压电陶瓷方面具有均匀性好、纯度高,烧结温度低等优点.展望了该工艺的发展方向.     

压电陶瓷CaxSr（1-x）Bi4Ti4O15的制备及其性能研究

通过固相合成法制备CaxSr1-xBi4Ti4O15（x=0.3，0．4，0．5）无铅压电陶瓷，通过XRD、SEM等测试方法对粉体及陶瓷进行了分析与表征，并利用HP4294网络分析仪、d33准静态测试仪等分析了相关性能随X的变化关系。分析表明，利用固相法合成钛酸铋锶钙粉体的较好温度为850℃，钛酸铋锶钙陶瓷的较好烧结温度为1210℃，密度为6．821g/cm^3，达到理论密度的91％，x=0.4时，压电常数达到22×10^-12C/N。     

从发明专利看无铅压电陶瓷的研究与发展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之一

无铅压电陶瓷的研究与开发已引起世界各国的高度重视。本文综合分析了近20年无铅压电陶瓷发明专利约140篇。从发明专利角度评述了无铅压电陶瓷的研究与发展现状，简要介绍了目前受到广泛研究的BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐系无铅压电陶瓷，并侧重介绍这些无铅压电陶瓷的组分、性能和制备方法。从无铅压电陶瓷发明专利的进展可以看出，在过去20年中，为促进人类社会的可持续发展，无铅压电陶瓷得到了广泛的研究和开发，并取得重要进展。     

BiAlO_3基高温无铅压电陶瓷的研究进展

铝酸铋(BiAlO3)是近年发现的一种新型钙钛矿结构无铅压电材料,在-133℃到550℃的温度范围内不存在结构相变,适合作为高温压电器件材料使用.本文从理论计算,高压合成工艺和添加第二组元等方面归纳和分析了BiAlO3基无铅陶瓷的研究进展和趋势,评述了现有研究中存在的问题和不足,并对BiAlO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议.     

钪酸铋基高温压电材料的研究与进展

钪酸铋基压电材料因其优异的性能及高的居里温度,近年来受到各国学者的极大关注.结合近年来有关高温压电材料(居里温度Tc＞400℃)的研究,归纳并分析了钪酸铋基高温压电材料的研究与进展,着重介绍了钪酸铋基高温压电材料的主要体系和制备方法,以及这些体系的压电铁电性能;此外,还对钪酸铋基高温压电材料今后的研究和发展提出了一些建议.     

(Na0.5K0.5)NbO3基无铅压电陶瓷的研究

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能，已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷（Na0．5K0.5）NbO3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面，归纳和分析了（Na0．5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展，并对（Na0.5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．     

Ca-(Na,Ce)-Bi-Ti系列高温压电陶瓷材料及其压电性能的研究

本文开展了对CaBi4Ti4O15基料的置换和掺杂的研究，获得一个较好的Ca-（Na,Ce）-Bi-Ti材料系列，并在该材料系列的基础上再进行一元和多元掺杂，使它的d33值较CaBi4Ti4O15有较大程度的改善，其电阻率、电容和损耗的温度系数也均优于CaBi4Ti4O15，是一种较有开发潜力的高温压电陶瓷材料．     

PZT／BIT复合压电陶瓷

研究了在（Ｐｂ０．９２Ｓｒ０．０８）（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３基体中引入Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２压电第二相后复合陶疱的微观结构、力学性能以及电学性能。复合化提高ＰＺＴ基陶瓷的断裂韧性；而且可有效地控制复合化引起的压电性能的下降。     

Effect of NiZnFeO4 content on PZT-pZN + NiZnFeO4 magnetoelectric composite

We fabricated and characterized the magnetoelectric (ME) properties of 3-0 ME composite materials comprised of the high piezoelectric voltage coefficient material, 0.9Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.1 Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 + 0.005Mn (PZT-PZN), and the magnetostrictive material, Ni0.8Zn0.2Fe2O4 (NZF). As the ME effect is generated by the product coupling between the piezoelectric properties and the magnetostrictive properties, the NZF content should be optimized for a higher ME coefficient. The dielectric constant and spontaneous polarization (P) were decreased with increasing NZF content before the percolation of the NZF particulates. However, as the NZF content exceeded the percolation content, the dielectric loss was dramatically increased due to the low resistivity of NZF. While the piezoelectric constant was decreased with increasing NZF content, the maximum magnetization was linearly increased. When we combined the piezoelectric and magnetostrictive effects, the ME composite sintered at 1200 degrees C with 20% NZF showed a maximum dE/dH of 27 mV/cm x Oe at a magnetic bias of 1240 Oe.     

PZN—PT—PZT陶瓷的压电—铁电性能研究

将位于同型相界附近的固溶体系９．９１ＰＺＮ－０．０９ＰＴ作为一个组元,与同样位于准同上界的另一个组元Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）复合形成新的压电陶瓷体系（１－ｘ）（０．９１ＰＺＮ－０．０９ＰＴ）－ｘＰｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３,实验结果表明新体第具有更好的压电,介电性能,对样品退火处理后,发现压电,介电性能有较大提高,Ｋｐ最高达到７３％,ｄ３３最高达到５７０ｐｃ／Ｎ。     

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——(Ⅰ)悬臂梁受力偶作用

采用半逆解法,本系列工作中研究了功能材料悬臂梁力-电耦合问题的几个基本解,考虑了梯度效应对基本解的影响。本文是该系列工作的第一部分,研究了悬臂梁梁端受力偶作用的情况。      

Sm2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Sm2O3掺杂的(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT)无铅压电陶瓷.借助XRD、SEM等手段对该陶瓷的显微结构与电性能进行了研究.结果表明,Sm2O3的掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度点Tc从85℃提高到95℃.当Sm2O3掺杂量为0.02wt%～0.1wt%时,样品具有典型ABO3型钙钛矿结构.Sm2O3掺杂量为0.02wt%时,所得陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为590 pC/N、0.52、43、1.3%和3372.     

PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷的研究

采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Sn_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃(PSN-PZN-PZT)四元系压电陶瓷, 并通过添加MnO₂、Sb₂O₃和Cr₂O₃以及改变Zr/Ti比来达到提高K _p和Q _m的目的. 同时也对Zr/Ti比对材料温度稳定性的影响进行了分析. 实验结果表明: 在960℃的预烧温度、1240℃的烧成温度下, 添加少量的MnO₂、Sb₂O₃和一部分Cr掺杂, 得到综合性能优良的压电材料: 室温下介电常数ξ₃₃^T/ξ₀=1669, 压电常数d₃₃=285×10^-12C/N, 机械品质因数Q _m=2179, 机电耦合系数K _p=54.9%, 介电损耗tanδ=0.4%. 可以满足超声马达和压电变压器等应用方面的要求.     

一种低温共烧压电陶瓷的制备

压电陶瓷多层膜的低温共烧特性及压电性能密切依赖于其成分。采用调节压电材料成分,以0.90Pb(Zr0.48Ti0.52)O3-0.05Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-0.05Pb(Zn1/3Nb2/3)O3四元体系为研究对象,同时添加烧结助剂CuO来实现多层膜的低温烧结。对多层膜的流延、排胶、烧结、极化等工艺进行探索以优化工艺参数,最终获得850℃烧结温度下的高致密度多层压电陶瓷。压电性能的测试表明三层结构的压电多层膜陶瓷表观d33达873pC/N,远高于同成分单层陶瓷306 pC/N的d33值。采用多普勒激光测振仪进行扫频实验,测定了多层陶瓷纵向振动速度的频谱,确定了基于该多层膜压电振子的最优谐振频率。     

0.64BaTi4O9-0.36BaEu2Ti4O12/BaTi4O9纤维复合陶瓷的相结构研究

利用XRD，XPS和TEM等测试手段对0.64BaTi4O9-0.36BaEu2Ti4O12/BaTi4O9纤维复合陶瓷新材料的相结构进行了研究。研究结果表明：随着BaTi4O6纤维的加入，烧结试样表面O元素的含量提高，材料中Ti^3 离子和Ti^2 离子的含量降低，材料介电性能有所提高。