SrMAlO_(4)(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(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.935)Ba_(0.065)TiO_(3)-xSrMAlO_(4)(xSrMAlO_(4),M=La、Y)系无铅压电陶瓷材料,并研究了SrMAlO_(4)(M=La、Y)组元对陶瓷相结构及电性能的影响。SrMAlO_(4)组元的引入促使陶瓷的相结构由三方-四方共存相向单一伪立方相转变,并破坏了基体材料的铁电有序性,诱导出弱极性相,进而大幅度提高了材料的电致应变性能。当SrMAlO_(4)掺杂含量为0.9%(摩尔分数)时,材料获得了最佳的电致应变性能:70 kV/cm电场下,其单向应变值分别为0.39%(M=La)和0.44%(M=Y),对应大信号d_(33)^(*)常数分别为557 pm/V(M=La)和629 pm/V(M=Y),高应变响应来源于电场驱动下弱极性态到铁电态的转变。此外发现,经0.9%(摩尔分数)SrMAlO_(4)(M=Y)改性的陶瓷材料在室温至100℃之间表现出优异的温度稳定性,在驱动器等器件方面展现出良好的应用潜力。