A位Sm掺杂对0.93Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.07BaTiO_3陶瓷微结构及电学性能的影响

采用固相反应烧结方法制备了Sm掺杂的[(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.93)Ba_(0.07)]_(1-x)Sm_xTiO_3(BNBST)无铅介电储能陶瓷,系统研究了Sm掺杂含量对BNBST陶瓷的相结构、微观结构、铁电、介电、储能和交、直流电导的影响。研究结果表明:制备的陶瓷样品具有单一的钙钛矿结构,Sm掺杂固溶于(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.93)Ba_(0.07)TiO_3基材的晶格A位;晶粒生长被Sm掺杂抑制,平均晶粒尺寸在2μm内,且均匀致密;Sm掺杂显著降低了剩余极化和矫顽场,表现出双电滞回线特性,但饱和极化也略有降低;储能密度和效率随Sm掺杂量增加先增大后减小,在x=0.02和电场为70 kV/cm时获得最大储能密度0.70 J/cm^3,其效率为40%;BNBST陶瓷具有明显的弛豫铁电体特征,其介电常数峰Tm随掺杂量增加而降低且平坦化;BNBST陶瓷的绝缘性有较强的温度依赖性,300℃以下具有良好的绝缘性。

(Nd_(0.5)Ta_(0.5))^(4+)复合离子对BNT-BKT陶瓷微结构及电学性能的影响

采用固相烧结法制备了(Nd_(0.5)Ta_(0.5))^(4+)复合离子调控的Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)Ti_(1-x)(Nd_(0.5)Ta_(0.5))_xO_3(BNKT-xNT)无铅陶瓷。研究了(Nd_(0.5)Ta_(0.5))^(4+)复合离子掺杂量对BNKT陶瓷的表面形貌、微观结构,以及铁电、介电、储能、阻抗等电学性能的影响。研究结果表明:(Nd_(0.5)Ta_(0.5))^(4+)复合离子进入了BNKT陶瓷的B位并形成了单一的钙钛矿结构;晶粒分布均匀、致密,晶界清晰;(Nd_(0.5)Ta_(0.5))^(4+)复合离子的引入显著降低了BNKT陶瓷的剩余极化强度、饱和极化强度以及矫顽场,电滞回线变得瘦小、细长,储能效率随之升高,并在x=0.08和60×10~3 V/cm电场下达到了70%;储能密度先减小、后增大、再减小,在x=0.04时达到最大值0.36 J/cm^3;电致应变在x=0.03时最大为0.183%;随着掺杂含量的增加,BNKT-xNT陶瓷从铁电相与弛豫铁电相共存转变为弛豫铁电相,其介电常数峰T_m逐渐降低且平坦化;交流阻抗谱表明BNKT-xNT陶瓷在低温下具有良好的绝缘性。

复合离子(W0.5Mg0.5)4+掺杂BNBT陶瓷的微结构及低场/高场压电性能

采用固相烧结法制备了(W0.5Mg0.5)^4+复合离子掺杂的(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06Ti1-x(W0.5Mg0.5)xO3(BNBT-x WM)无铅陶瓷,研究了(W0.5Mg0.5)^4+复合离子掺杂量对BNBT陶瓷的表面形貌、微观结构,以及铁电、应变、压电、介电等电学性能的影响。结果表明:(W0.5Mg0.5)^4+复合离子进入了BNBT陶瓷的B位并形成了单一的钙钛矿结构,且陶瓷样品晶界清晰,结构致密。(W0.5Mg0.5)^4+掺杂增大了剩余极化强度和饱和极化强度。(W0.5Mg0.5)^4+复合离子的掺杂使电致应变曲线由蝴蝶形变为嫩芽形,在x=0.03时获得0.429%(质量分数)的高电致应变响应,d33*的最大值为833.1 pm/V,其外加高场仅有60 k V/cm。在x=0.02时其低场小信号的压电性能d33有235 p C/N。BNBT-x WM陶瓷的介电常数随着掺杂含量的增多逐渐降低且平坦化,同时向弛豫铁电体转变。