微波辅助sol-gel法合成Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)粉体及其压电性能研究

采用微波辅助溶胶-凝胶(sol-gel)法制备Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)粉体,通过DSC/TG,XRD,SEM,FT-IR等表征方法,分析BNT的反应历程,煅烧温度对BNT成分、晶粒尺寸和压电性能的影响.结果表明,当微波煅烧温度为650℃时,可合成出高纯度BNT粉体(30~120 nm),其居里温度为394℃,d_(33)=7.5 pC/N,ε_(r)=535.58,tanδ=0.29.对比传统马弗炉煅烧sol-gel法,微波辅助sol-gel法有利于提高BNT的介电性能和居里温度,降低介质损耗.

B位Fe^(3+)掺杂Na_(0.5)Bi_(0.49)TiO_(3)陶瓷的电导性能

采用固相合成法制备了x=0,0.02,0.04和0.06的Na_(0.5)Bi_(0.49)Ti_(1-x)Fe_(x)O_(3-δ)(NBT)粉末材料,经压制成型并在1000~1150℃烧结制备了片状陶瓷样品。通过XRD,SEM和EIS测试研究了Fe^(3+)掺杂量x对NBT陶瓷性能的影响。结果表明,NBT材料在掺杂Fe^(3+)后出现了新相NaBiTi_(6)O_(14),且含量随x的增加而变多。材料在掺杂后的烧结温度降低了100~150℃,同时材料的晶粒变得细小。在300~700℃测试温度范围内,x=0.02,0.04和0.06的样品的电导率在相同温度下都处于同一数量级,相对于x=0的样品的电导率提升了约1000倍。x=0.04的样品具有最高的电导率,在600℃和700℃的测试温度下,电导率分别达到9.8 mS/cm和17.0 mS/cm。

Bi_(0.5(1-y))(Na_(1-x-y)Li_x)_(0.5)Sr_yTiO_3无铅陶瓷的压电性能和微观结构

利用传统陶瓷工艺制备了新型的 Bi0 .5( 1 - y ) (Na1 - x- y L ix) 0 .5Sry Ti O3无铅压电陶瓷 ,并研究了该陶瓷的压电性能和微观结构。研究结果表明 ,该陶瓷体系具有较好的压电性能 ,压电常数 d33=14 3p C/ N,径向机电耦合系数 kp=0 .30 ,并可在 110 0°C/ 2

Bi_(0.5)(Na_(0.85)K_(0.15))_(0.5)TiO_3压电陶瓷溶胶-凝胶法制备技术研究

分析了溶胶凝胶工艺制备Bi0.5(Na0.85K0.15)0.5Ti O3微粉中工艺条件的影响,得到了稳定的溶胶,并在750℃合成了颗粒尺寸为100nm左右的微粉;利用该粉体在1175℃烧结得到了性能较好的Bi0.5(Na0.85K0.15)0.5Ti O3陶瓷,d33=100pC/N,Qm=193.

柠檬酸盐法制备(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3压电陶瓷的极化特性研究

采用柠檬酸盐法合成了具有单一钙钛矿结构的 (Na0. 5Bi0. 5 )1 xBaxTiO3 (x=0,x=0. 04)超细粉料,并研究了陶瓷样品的极化特性、压电性能和铁电性能。研究结果表明,柠檬酸与金属离子的摩尔比(C/M)控制在 1. 2~1. 6、前驱体液的pH值控制在 7~9范围内可以得到均匀透明的溶胶和凝胶,凝胶在 600℃下热处理 1h后可形成单一钙钛矿结构的超细粉料。XRD研究结果表明,x=0和x=0. 04时陶瓷样品均为三方钙钛矿结构。极化电压和极化温度对陶瓷样品的压电性能有很大影响,而极化时间对压电性能的影响则不显著。Ba2+的固溶改善了陶瓷样品的铁电性能,有利于材料极化性能和压电性能的提高。与常规固相法制备的同种组成样品相比,柠檬酸盐法制备的 (Na0. 5Bi ) BaTiO (x=0,x=0. 04)陶瓷具有较好的压电性能。

(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-BaTiO_3系陶瓷的介电弛豫性能

采用传统压电陶瓷固相合成法制得了纯钙钛矿相的( 1 -x) (Bi0 5Na0 5 )TiO3 -xBaTiO3 (x=0 02, 0 04,0 06, 0 08, 0 10) (简写作BNBT)系无铅压电陶瓷。研究了1kHz条件下室温到400℃的温度范围内BNBT试样的介电温谱以及3种不同频率下(1、10、100kHz)BNBT-6试样的介电温谱,发现材料在研究组成范围内均为弛豫型铁电体。采用HRTEM研究了该系统的畴结构,表明BNBT钙钛矿结构铁电体的介电性能与复合离子的有序无序排列密切相关,纳米尺度有序微畴对介电弛豫起着重要作用。

(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3系无铅压电陶瓷特性与原子组成的关系

整体考虑ABO3型钙钛矿结构压电陶瓷中的A位和B位离子的离子半径、原子量和电负性对压电陶瓷特性的影响,定义了一个包含有A-位和B-位离子的质量差M、离子半径差R及电负性差X有关的综合因子F(w),该因子与自发极化密切相关。研究了(Bi0.5Na0.5)TiO3基压电陶瓷的压电性能与F(w)的关系发现,机电耦合系数k33、kp随着F(w)的增加而相应增大,当F(w)为160～165时,kp增加迅速,其后增加缓慢;F(w)与k33则近似直线关系。

模板前驱体对熔盐法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3片状晶粒的影响

首先采用熔盐法合成出铋层状结构的Bi_4Ti_3O_(12)和Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)籽晶,再分别以其作为前驱体,通过拓扑化学反应在900～1100℃合成了片状、各向异性的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3晶粒。通过XRD,SEM分析方法,研究了模板前驱体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3晶粒相结构和微观形貌的影响,并讨论了其形成机理。结果表明:前驱体晶胞的不同造成Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粒径大小和形貌的差异。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)陶瓷的结构及电学性能:点缺陷效应研究进展

从点缺陷效应角度综述了无铅压铁电陶瓷(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)的结构和电学性能研究进展,分析了(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)陶瓷中点缺陷的类型和存在方式,给出了描述陶瓷点缺陷的相关手段,重点讨论了3种引入点缺陷的手段:离子非计量比、离子掺杂、生长工艺,分析三者对(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)陶瓷的结构和电学性能的影响;给出了离子非计量比、离子掺杂、生长工艺引起(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)陶瓷中点缺陷的种类与浓度差异,以及其所对应的陶瓷结构和电学性能特征,为从点缺陷效应角度设计和调控功能陶瓷的结构和电学性能提供借鉴与参考。

掺锰改性(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)(Ba_(0.5)Sr_(0.5))_(0.06)TiO_3压电陶瓷的性能和微结构

采用传统陶瓷生产工艺制备了新型(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06Ti O3+x(wt%)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电和介电性能.结果表明,该体系具有单一的钙钛矿结构;具有良好的压电性能,其压电常数d33为101pC/N,机电耦合系数kp为0.21,机械品质因素Qm为192,且具有较低的介质损耗(tanδ=0.0217).在1200℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的陶瓷体;MnO2的添加量对晶粒生长具有一定的限制作用,随着Mn元素的含量增加,晶粒尺寸变大;与不添加Mn元素的陶瓷样品相比,添加少量Mn元素可以使晶粒尺寸变小,且更均匀.

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷是目前应用前景最广阔的一类无铅压电陶瓷,本文综述了无铅压电陶瓷的发展概况,系统地概括了国内外从离子掺杂、添加第二组元形成固溶体和晶粒定向生长形成织构陶瓷3个方面对改善Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷性能的研究现状,对无铅压电陶瓷的发展进行了展望。

掺锰对[Bi_(0.5)(Na_(1-x)Ag_x)_(0.5)]_(1-y)Ba_yTiO_3系陶瓷压电和介电性能的影响

利用传统陶瓷工艺制备了MnO2(0～0.4wt%)掺杂[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTi O3(x=0.06,y=0.06)无铅压电陶瓷,研究了掺杂对该体系陶瓷的结构、压电和介电性能的影响.结果表明,陶瓷的压电常数d33随锰掺杂量增加而减小;适量锰离子的引入可降低介电损耗tgδ,提高机械品质因数Qm.当锰掺杂量达到0.4wt%时,陶瓷的压电性能大幅度降低.锰含量为0.15wt%时该体系陶瓷具有较好的性能压电常数d33=160pC/N,机电耦合系数kp=34%,kt=52%,介电常数εr=804,机械品质因数Qm=163,介电损耗tgδ=2.0%.

ZnO掺杂Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)Li_xK_y)_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷的性能与微结构

利用企业的电子陶瓷工艺制备了ZnO掺杂Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5Ti O3无铅压电陶瓷,研究了ZnO掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响.X射线衍射结果表明,当ZnO含量小于0.5wt%时,掺杂的ZnO扩散进入了Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5Ti O3钙钛矿结构的晶格;SEM观察结果表明,少量的ZnO掺杂可以改善该陶瓷的微结构;介电压电性能研究结果表明,当掺杂量较少时,ZnO对该体系陶瓷的介电压电性能有一定的改善,但不明显.

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)−BaTiO_(3)−SrTiO_(3)陶瓷的相图及电致伸缩性能

目的利用SrTiO_(3)调控Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)−BaTiO_(3)−SrTiO_(3)(NBT−BT−ST)三元系陶瓷的相结构,在室温下获得性能优异的电致伸缩材料,该材料可用于包装机械物料供给微振动器的研发。方法采用传统固相合成法制备(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷。在分析(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷相图的基础上,阐述不同相区应变的来源,并系统研究弛豫相区陶瓷铁电、应变和电致伸缩性能等。结果随着ST含量的增加,(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷的相结构由三方相、四方相两相共存→四方铁电相→铁电相、弛豫相共存→弛豫相。三方、四方两相共存区陶瓷的应变主要来源于晶格变形和非180o畴转向。铁电、弛豫两相共存区陶瓷的应变主要来源于电场引发弛豫相和铁电相的相变。弛豫相区陶瓷的应变主要来源于样品晶格本征变形产生的电致伸缩效应。在弛豫相区,随着ST含量的增大,(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷的弛豫性增强,电滞回线逐渐变瘦,应变和滞后性均出现不同程度的降低,其中,x=0.40的样品在电场强度60 kV/cm下的应变滞后性降至7.8%,表现出典型的电致伸缩特征。在较强的弛豫性和形成纳米极性微区的作用下,在组分x=0.40时陶瓷在电场强度50 kV/cm下的电致伸缩系数高达0.0213 m^(4)/C^(2)。结论通过ST调控NBT基陶瓷的相结构,在弛豫相区能够有效地改善其电致伸缩性能。利用该技术制备的陶瓷电致伸缩材料可为包装机械物料供给微驱动器的研发和改进提供技术支持。

Sm^(3+)掺杂0.96Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-0.04CaTiO_(3)陶瓷的制备及光致发光性能研究

采用固相烧结法制备了一系列Sm^(3+)掺杂0.96Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-0.04CaTiO_(3)(NBT-0.04CT∶xSm^(3+),0.002≤x≤0.020)无铅陶瓷。通过X射线衍射仪表征样品的物相结构,所有样品均呈现单一钙钛矿结构。用荧光光谱仪测量样品的发光性能,样品在479 nm处激发峰最强,可与白光LED合成中使用的蓝色LED芯片相匹配。发射主峰位于597 nm(^(4)G_(5/2)→^(6)H_(7/9)),呈现强橙红色发光。NBT-0.04CT∶0.010Sm^(3+)陶瓷在Sm^(3+)掺杂NBT-0.04CT陶瓷中的发光性能最佳,且在278~473 K陶瓷样品的发光性能呈现良好的热稳定性。结果表明,NBT-0.04CT∶xSm^(3+)陶瓷在白光LED中具有广阔的应用前景。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3基无铅压电陶瓷的研究与应用

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3由于具有较强的铁电性和较高的居里温度,被认为是无铅压电陶瓷最有希望的候选材料之一。概述无铅压电陶瓷的发展,总结近年来国内外研究者在(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3基无铅压电陶瓷方面的研究工作,并介绍(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3基无铅压电陶瓷制备技术的进展以及该材料在相关电子器件中的应用。

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)基无铅陶瓷的制备及电致伸缩效应研究

目的在Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)基陶瓷材料中诱导缺陷来提高其电致伸缩性能,在室温下获得性能优异的电致伸缩材料,该材料可用于包装机械物料供给微振动器的研发。方法利用传统固相合成法制备0.7(Bi_(0.5)Na_(0.5))Ti_(0.9)Mn_(0.1)O_(3)−0.3Sr_((1−3x/2))Bi_(x□x/2)TiO_(3)(NBT−SBxT−Mn)陶瓷。通过掺杂Sr_((1−3x/2))Bi_(x□x/2)TiO_(3),在陶瓷中形成V_(A)−V_(O)局部缺陷,获得具有极性纳米微区的非极性相结构。同时,通过掺杂MnO在陶瓷中形成M_(n)−V_(O)缺陷偶极子,获得滞后小的电致伸缩应变。结果所制备的样品均表现出极性纳米微区的非极性相结构和弥散度高于1.80的典型弛豫特征。随着x的增加,氧空位的含量先降低后明显增大。氧空位含量的降低表明在NBT−SBxT−Mn陶瓷中形成了M_(n)−V_(O)缺陷偶极子。在V_(A)−V_(O)局部缺陷、M_(n)−V_(O)缺陷偶极子、较高弛豫性及形成的极性纳米微区的共同作用下,组分x=0.07样品的电致伸缩系数高达0.036 m^(4)/C^(2),性能优异。结论通过在NBT基陶瓷材料中诱导缺陷能够有效改善其电致伸缩性能。

冷烧并退火制备(Bi_(0.5)Na_(0.5)_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)无铅陶瓷及其结构与电学性能

采用冷烧并退火方法制备了(Bi_(0.5)Na_(0.5)_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)无铅陶瓷,探究了退火温度对陶瓷物相,显微组织,介电、铁电及压电性能的影响。结果表明:冷烧并退火所得陶瓷均呈纯钙钛矿结构,在180℃冷烧所得坯体的相对密度为71.8%。冷烧坯体经1000~1100℃退火所得陶瓷的相对密度为81.7%~97.1%,平均晶粒尺寸为600~800 nm,介电弥散因子为1.85~1.96。在1025、1050、1075和1100℃退火陶瓷的退极化温度分别为130、137、135和123℃;在1075℃退火陶瓷具有最大的饱和极化强度和剩余极化强度,分别为60.9μC/cm^(2)和51.8μC/cm^(2)。与常规固相法烧结的(Bi_(0.5)Na_(0.5)_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)陶瓷的击穿场强(<75 kV/cm)相比,冷烧并退火制备的陶瓷的击穿场强明显增大(>100 kV/cm)。随退火温度从1000℃增大至1100℃,陶瓷的压电常数d 33从52±7 pC/N增大至101±2 pC/N。研究表明,采用冷烧并退火法可在低于常规固相法的烧结温度成功制备具有良好电学性能的(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_(3)陶瓷。

化学法制备Y掺杂BaTiO_(3)-(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_(3)无铅PTCR陶瓷

用化学法制备了(1-xmol%)BaTiO_(3)-xmol%(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_(3)(BBNTx,x=1,2,3,4,5)高温无铅正温度系数电阻(positive temperature coefficient of resistivity, PTCR)陶瓷。XRD表明所有的BBNTx陶瓷形成了单相的ABO_(3)四方钙钛矿结构。电阻温度特性表明空气中烧结的所有BBNTx陶瓷都能够半导化,具有明显的PTC特性。其中0.2 mol%Y掺杂BBNT1陶瓷,室温电阻率大约为500Ω·cm,电阻突跳比(最大电阻/最小电阻)在2.7个数量级左右,电阻突变温度约130℃。材料的电阻突变温度会随着BNT的增加而略有增加。但BNT的增加会导致室温电阻率明显增大,并且PTC效应也会降低。BBNT5陶瓷的电阻突变温度能够增加到145℃左右,但室温电阻率超过105Ω·cm,电阻突跳只有1个数量级。

Bi_(0.44)Na_(0.50)Ba_(0.06)TiO_(3-δ)与Bi_(0.50)Na_(0.44)Ba_(0.06)TiO_(3+δ)无铅陶瓷的显微结构、介电及铁电性能

采用常规固相法制备Bi_(0.44)Na_(0.50)Ba_(0.06)TiO_(3-δ)与Bi_(0.50)Na_(0.44)Ba_(0.06)TiO_(3+δ)无铅陶瓷,在不同温度烧结了两类陶瓷,对比分析了两类陶瓷的晶体结构、显微组织、介电和铁电性能。结果发现1150℃烧结的两类陶瓷具有纯钙钛矿结构,致密性良好,相对密度高于97%。介电测试结果表明两类陶瓷的介温谱存在显著差别,其中Bi_(0.44)Na_(0.50)Ba_(0.06)TiO_(3-δ)陶瓷的介电常数随温度升高显著增大,两类陶瓷均在居里温度附近呈现弥散相变特征。铁电性能测试表明:Bi_(0.44)Na_(0.50)Ba_(0.06)TiO_(3-δ)陶瓷的最大极化强度、剩余极化强度和矫顽场值分别为34.1μC/cm 2、28.5μC/cm 2和53.7 kV/cm;Bi_(0.50)Na_(0.44)Ba_(0.06)TiO_(3+δ)陶瓷的相应值分别为42.8μC/cm 2、31.8μC/cm 2和48.2 kV/cm,说明Bi_(0.50)Na_(0.44)Ba_(0.06)TiO_(3+δ)陶瓷具有更佳的铁电性能。