脉冲电场诱导的相变研究

反铁电陶瓷材料在电场诱导下发生反铁电-铁电相变.为了研究快速电场诱导相变,诱导电场选择高压脉冲电源产生的脉冲电场.反铁电陶瓷选用Pb(Zr,Sn,Ti)O3相图中位于反铁电-铁电相界附近,正向相变电场小于40kV/cm的锆锡钛酸铅.脉冲电源输出波形为2.7 μs电压脉冲,测量陶瓷样品两端的电压波形与所通过的电流波形,作出正向半周期的"脉冲电滞回线".可以看到反铁电陶瓷在脉冲电场诱导下发生了相变.     

La掺杂Pb(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷电场诱导相变的研究

研究了制作工艺对于反铁电陶瓷材料性能的影响,以及调压用PLZST在电场诱导下发生反铁电-铁电相变现象,对反铁电陶瓷在不同强度电场下所表现出的极化强度随电压变化进行了测试,记录结果表明,用于在持续电压作用下调压用反铁电陶瓷,对于处于反铁电-铁电开关电场附近(EAFE-FE)的电压波动调压效果最好.此时小电压波动能够引起较大范围内的极化强度值的变化,在此时对于能量的吸收作用最强.从而对于调压用反铁电陶瓷应根据陶瓷的电滞回线选择合适的调节范围.     

(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3陶瓷的介电压电性能

研究了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3陶瓷的介电和压电性能,发现陶瓷从室温到500℃温度范围的介电谱中存在两个介电峰,电滞回线显示第一个介电峰由铁电-反铁电相变引起的,温度继续升高,反铁电相由宏畴变为微畴,微畴向顺电相转变导致了第二个介电峰,该峰对应的相变为弥散型相变.室温下陶瓷具有较高的剩余极化强度Pr=29.4μC/cm2和相对低的矫顽电场Ec=2.8kV/mm,极化后的陶瓷显示出较高的压电常数d33=120pC/N和机电耦合系数Kp=28.5%,以及高的频率常数Nφ=2916Hz.m,120℃具有最小的谐振频率温度系数.     

掺铌Pb(Zr,Sn,Ti)O3反铁电-铁电转换电场的研究

研究了掺铌PZST反铁电陶瓷中组份和温度对诱导反铁电－铁电相变转换电场的影响,测定了Pb0.99Nb0.02((Zr0.80Sn0.20)1-yTiy)0.98O3系中正向转换电场EF与组份y(Ti)的关系和电极化前后的反铁电／铁电相界。实验测量结果显示,某组份y(Ti)的反映电－铁电转换强度大小取决于该组份与铁电／铁电相界组份的差距。在Pb0.99Nb0.02((Zr0.80Sn0.20)1-yTiy)0.98O3系中随着试样温度升高,反向转换电场EB保持不变,正向转换电场EF和电滞△E降低。这一现象表明温度有助于降低反铁电－铁电相变的应能使得电场诱导反铁电－铁电相变容易进行,因此可以采用加热电极化方法来降低极化电场强度。     

温度场和电场调控硅基反铁电厚膜相变电流特性研究

采用溶胶-凝胶技术,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上制备了高(100)取向生长、表面平整且结构致密的(Pb,La)(Zr,Ti)O3反铁电厚膜,研究了温度场和电场对(Pb,La)(Zr,Ti)O3反铁电厚膜电学性能的影响。实验结果表明反铁电厚膜在温度场和电场作用下发生反铁电相、铁电相和顺电相的相互转变,随外加电场增加,反铁电-铁电相变温度逐渐减小,介电常数峰值由2410减小到662,相变电流密度值由2.21×10-7A/cm2增大到8.52×10-7 A/cm2;随外加温度场增加,反铁电-铁电相变电场强度逐渐减小,饱和极化强度由39μC/cm2减小到31μC/cm2,相变电流密度值由2.89×10-5 A/cm2减小到8.8×10-6 A/cm2,温度场和电场可实现对反铁电厚膜相变电流效应的有效调控。     

Na0.5 Bi0.5 TiO3-K0.5 Bi0.5 TiO3系铁电体的相变研究

研究了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系x分别为0、0.08、0.16和0.20时陶瓷不同频率下的介电温谱,发现材料为弛豫型铁电体,材料的介电谱在室温到500℃的温度范围内存在一个介电常数-温度"台阶",一个介电常数-温度峰和一个介电损耗-温度峰,通过分析陶瓷不同温度下的电滞回线验证陶瓷在升温过程中产生了铁电-反铁电-顺电相变,采用铁电体成分起伏理论和内电场理论解释了这类弛豫型铁电体相变的原因.     

PbZrO3晶体反铁电相至电场感应铁电相相变的研究

仔细研究了电场感应PbZrO3铁电相的晶体结构。在PbZrO3处于反铁电相时，各离子位移方向与极轴垂直。在外电场感应下，Pb离子沿极轴方向有相同方向0．17A的位移，从而使晶体呈现铁电相特征，发生反铁电-铁电相变。此铁电相称之为电场感应铁电相（EFI，Electric—Field—Induced）。通过结构对称性分析，确定EFI铁电相的对称性是C2mm（G2v），用极矢量Ps作为序参量来描述相变时对称性的变化是合适的。     

Nao．5 Bio．5 TiO3 -Ko．5 Bi0．5 TiO3系铁电体的相变研究

研究了(Na1-xKx)0.5 Bi0．5 TiO3体系x分别为0、0．08、0．16和0．20时陶瓷不同频率下的介电温谱，发现材料为弛豫型铁电体，材料的介电谱在室温到500℃的温度范围内存在一个介电常数-温度“台阶”，一个介电常数-温度峰和一个介电损耗一温度峰，通过分析陶瓷不同温度下的电滞回线验证陶瓷在升温过程中产生了铁电-反铁电-顺电相变，采用铁电体成分起伏理论和内电场理论解释了这类弛豫型铁电体相变的原因。     

电场诱导PZST陶瓷反铁电-铁电相变

研究了ＰＺＳＴ陶瓷电场诱导反铁电－铁电相变。当外加电场大于相变临界参数ＥＡＦＥ－ＦＥ时,样品由反铁电态诱导为铁电态,并在宏观性能上产生突变：极化强度和纵向应变分别由零跃变到大约３０μＣ／ｃｍ＾２和０．３％,介电常数下降５０％。利用直流偏压原位Ｘ射线衍射表征为相变时晶格结构的变化,结果表明,伴随着相变的发生,晶格结构由反铁电四方相转变为铁电三方相。     

垂直铁电反铁电相界的PSZT陶瓷材料的相变研究

利用 Goldschmidt 因子计算具有垂直铁电(F)反铁电(AF)相界的 PSZT 三元系材料,并由实验证实。透射电镜观察到 F、AF 两相在同一晶粒内共存。用电滞回线、热释电、介电等方法测试了该相界附近材料的宏观电性能,研究了它们在外电场和静压力下的诱导相变行为及变化规律。     

PMN基电致伸缩陶瓷电致应变温度特性

研究了扩散相变中心温度分别为４０℃和６５℃的两种Ｌａ－掺杂ＰＭＮ基陶瓷在其扩散相变温度范围的电致应变、电致应变随电场（Ｓ～Ｅ）的滞后特性和剩余应变效应．结果发现,对于扩散相变中心温度为４０℃的材料在０～１ｋＶ／ｍｍ单向电场驱动下;从－１０～６０℃电致应变和滞后都随温度的升高而减小;对另一种材料无论由±１ｋＶ／ｍｍ交变电场或由０～１ｋＶ／ｍｍ单向电场驱动,温度从１３～４１℃变化均出现电致应变峰值,而滞后和剩余应变随温度的升高而减小．对以上实验结果本文作了详细讨论．     

The characteristics of (Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O<Subscript>3</Subscript> ceramics synthesized by coprecipitation method compared to conventional mixed oxide method

The relaxor antiferroelectric (Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O₃ powders were synthesized by conventional mixed oxide method and coprecipitation method. The XRD patterns show that pure perovskite phase formation temperature was 700 °C for the coprecipitation method and that was 1,100 °C for the conventional mixed oxide method. Effect of the methods on sintering behavior and microstructures of the ceramics has been investigated by SEM. Both the samples exhibit typical antiferroelectric double hysteresis loops with maximum polarization of 18.2 μC/cm², forward-switching field of 6.2 kV/mm by conventional mixed oxide method, and 33.1 μC/cm², 4.3 kV/mm by coprecipitation method, respectively.     

Polarization-electric field relations of ferroelectric/antiferroelectric layered ceramics in Pb(Nb, Zr, Sn, Ti)O3 system

Ferroelectric/antiferroelectric bi-layer ceramics with different ferroelectric and antiferroelectric phase thickness ratio (FE/AFE thickness ratio) in Pb(Nb, Zr, Sn, Ti)O₃ system were prepared and characterized. With increasing the maximum external electric field from 0 to 40 kV/cm, polarization-electric field relation was always ferroelectric-like or underwent an antiferroelectric-ferroelectric transition, depending on the FE/AFE thickness ratio. All layered ceramics showed ferroelectric-like hysteresis loops with maximum external electric field of 40 kV/cm, and much higher remanent polarizations were attained than those of the ferroelectric/antiferroelectric heterostructures reported previously.     

大晶粒QCrO．5的电致压缩超塑性

采用恒初始应变速率法对工业用铬青铜QCr0．5进行了电致压缩超塑性试验研究,考察了电场强度对流变应力及超塑压缩变形后QCr0．5显微组织的影响。结果表明,QCr0．5在750℃,初始应变速率为1．5×10^-4S^-1,电场强度为4KV／cm情况下具有较好的超塑性,且外加电场能有效细化QCr0．5显微组织。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Na0.5Bi0.5TiO3和（Na0.5Bi0.5）0．94Ba0．06TiO3陶瓷的电滞回线，压电性能和热滞现象。得到（Na0.5Bi0.5）0．94Ba0．06TiO3陶瓷的剩余极化Pr=19μC/cm^2，矫顽场Ec=4.7kV/mm.发现有适量的Ba^2 取代（Na0.5Bi0.5)^2 尽管压电性能有所提高，但同时使得材料的温度稳定性大大降低。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３和（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的电滞回线、压电性能和热滞现象·得到（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的剩余极化Ｐ_ｒ＝１９ｕＣ／ｃｍ^２、矫顽场Ｅ_ｃ＝４．７ｋＶ／ｍｍ．发现用适量的Ｂａ^２＋取代（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）^２＋尽管压电性能有所提高,但同时使得材料的温度稳定性大大降低．     

Nonlinear pyroelectric energy harvesting from relaxor single crystals

Energy harvesting from temperature variations in a Pb(Zn_1/3Nb_2/3)_0.955Ti_0.045O₃ single crystal was studied and evaluated using the Ericsson thermodynamic cycle. The efficiency of this cycle related to Carnot cycle is 100 times higher than direct pyroelectric energy harvesting, and it can be as high as 5.5% for a 10degC temperature variation and 2 kV/mm electric field. The amount of harvested energy for a 60degC temperature variation and 2 kV/mm electric field is 242.7 mJmiddotcm^-3. The influence of ferroelectric phase transitions on the energy harvesting performance is discussed and illustrated with experimental results.     

Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的制备、结构及性能研究

研究了一种以乙二醇为稳定剂的新的ＢＳＴ前驱液,用ｓｏｌ－ｇｅｌ法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）基底上成功地制备出具有优良电学性能的Ｂａ_０．７Ｓｒ_０．３　ＴｉＯ_３薄膜．乙二醇的加入有效地增加了前驱液的稳定性,并降低薄膜的结晶温度．利用ＸＲＤ、ＤＴＡ等技术分析了凝胶热处理过程中相变化情况及薄膜厚度与成相的关系．厚度 ２００ｎｍ,Ｏ_２气氛中 ７００℃处理 １５ｍｉｎ后的 ＢＳＴ薄膜具有良好的介电性能,１００ｋＨｚ时介电常数ε＞４００,介电损耗 Ｄ＜０．０２;Ｐ—Ｅ电滞回线说明薄膜具有良好的铁电性能,剩余极化只约为１．４μＣ／ｃｍ^２,矫顽场强 Ｅ_ｃ约为 ４８ｋＶ／ｃｍ．     

钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷场致应变性能研究

钛酸铋钠(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃(BNT)作为典型的钙钛矿型弛豫铁电体, 具有超高的场致应变, 是最有希望代替铅基体系的无铅压电体系之一。与铅基陶瓷相比, BNT基陶瓷具有驱动电压较高、迟滞较大以及温度稳定性差等劣势。为了优化无铅驱动器的应变性能, 本研究采用固相反应法制备(1-x){0.76(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃-0.24SrTiO₃}-xNaNbO₃(BNT- ST-xNN, x=0~0.03)无铅铁电陶瓷。结果表明, 当x=0.01时, 该陶瓷在较低电场(E=4 kV/mm)下的应变值可达到0.278%, 等效压电系数d^*₃₃高达695 pm/V。此时, 陶瓷处于非遍历/遍历弛豫相界处, 电场诱导弛豫-铁电相变导致大场致应变。与x=0.01相比, x=0.02时应变值为0.249%, 略微下降, 但迟滞却降低至43%。此外, 该应变在25~100 ℃温度范围内维持稳定。本研究表明, 在BNT基陶瓷中固溶SrTiO₃和NaNbO₃组元可以提高场致应变值, 同时维持较低的驱动电场和良好的温度稳定性, 可用于压电驱动器研制。     

电场对(Ba0.97Ca0.03)(Ti0.82Zr0.18)O3无铅压电陶瓷铁电性的影响

采用溶胶-凝胶方法制备了(Ba0.97Ca0.03)(Ti0.82Zr0.18)O3无铅压电陶瓷。在电场1～8kV/cm下,频率为0.01～10Hz范围内,对其电滞回线进行了分析。实验结果表明(Ba0.97Ca0.03)(Ti0.82Zr0.18)O3陶瓷的电滞回线随电场值和频率的变化明显,在低电场下,随着频率的增加矫顽场(Ec)单调减小,在低频下剩余极化(Pr)增加;而在高电场下,随着频率的增加Ec单调增大,电滞回线达到饱和时,电滞回线随不同测试频率无明显变化。