(NaBi)_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了钙钛矿结构(NaBi)0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状。评价了(NaBi)0.5TiO3基无铅压电陶瓷的三种改性方法:氧化物掺杂改性、固溶体改性和工艺改性。研究表明:几种方法复合改性效果更佳,无铅压电织构陶瓷压电性能远远优于传统工艺制备的无铅压电陶瓷。

固相反应法、柠檬酸盐法制备(NaBi)_(0.5)TiO_3陶瓷及性能表征

分别用固相反应法和柠檬酸盐法合成了(NaBi)0.5TiO3陶瓷前驱体,并烧制成相应的陶瓷。用激光粒度分析仪、XRD、SEM分别对前驱体和陶瓷的粒度、相组成、显微结构等进行表征,并检测不同烧结温度下的压电常数d33。研究表明,用柠檬酸盐法合成的NBT前驱体所需合成温度低于固相反应法;所制陶瓷具有更高的压电常数d33,在1150℃下烧结,d33可达61.6pc/n。

Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3系无铅陶瓷的压电、铁电及热释电性能

使用传统的固相烧结法制备了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3无铅压电陶瓷,研究了BaTiO3对陶瓷介电﹑压电﹑铁电及热释电性能的影响。X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析表明,适量的BaTiO3能完全固溶到Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷中,当BaTiO3含量为0.05<x<0.09时,(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3陶瓷处于三方四方两相共存状态,形成了准同型相界(MPB)。在MPB处,陶瓷的介电﹑压电、铁电及热释电性能均达到最佳:d 33~170pC/N,εr^869,k p^27%,P r^32.91μC·cm^-2,E c^26.5kV·cm^-1,p^2.01×10^-8 Ccm^-2·℃^-1,F V^1.81×10^-2 m 2·C^-1,F D^0.82×10^-5 Pa^-1/2。对阻抗频率特性的研究发现,BaTiO3的加入能使材料性能“软化”。研究还发现适量BaTiO3的加入能促使BNT压电陶瓷的退极化温度向高温方向移动,93Bi0.5Na0.5TiO3-7BaTiO3陶瓷在80℃开始由铁电相向反铁电相转变。

BaTiO3-Bi0．5Na0.5TiO3系铁电陶瓷的晶相特征及性能研究

采用X射线粉晶衍射分析及透射电镜选区电子衍射分析技术等手段，研究了（1-x）BaTiO3-Bi0．5Na0.5TiO3（x≤0．4）固溶体陶瓷的晶相组成及晶体结构特征，并对陶瓷性能特征进行了讨论。研究表明，固溶体的晶体结构受BNT含量的显著影响。X射线衍射分析表明，经1250℃烧结2h的陶瓷形成了钙钛矿结构固溶体。选区电子衍射分析表明，该固溶体并非单一晶相，其晶相类型包括四方相和立方相，并存在局部结构畸变现象。陶瓷的相变温度随BNT含量的增高而变化，居里温度增高，次级相变向低温移动，并最终消失。当BNT含量为20％～40％（摩尔分数）时，陶瓷具有较好的铁电性，其居里温度为146～182℃，介电损耗为0．030～0．042，并在-60～110℃以上较宽的范围内具有良好的介电稳定性。

溶胶-凝胶法制备固体电解质SmxLi0.5-xCa0.5TiO3及其性质

采用溶胶-凝胶方法制备了Sm3+掺杂Li0.5Ca0.5TiO3的固体电解质SmxLi0.5-xCa0.5TiO3,用X-Ray衍射仪、透射电子显微镜、交流阻抗对其结构、形貌和离子电导率等性能进行测试分析。结果表明,800℃热处理可形成结晶完好钙钛矿结构;所得颗粒呈片状,尺寸约为40 nm;常温时的离子电导率随掺入Sm的量的增加而增大,并在x=0.02时达最大;然后,随掺入Sm量的增加而下降。

溶胶-凝胶法制备K0.5Bi0.5TiO3陶瓷的晶格结构和介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺成功制备出K0.5Bi0.5TiO3微细粉料,并利用此微粉烧结出成瓷良好的K0.5Bi0.5TiO3陶瓷.用X射线衍射法测定了K0.5Bi0.5TiO3陶瓷粉末室温和高温(600℃)时的点阵常数,确定K0.5Bi0.5TiO3的高温相为立方结构(点群m3m)指标化其衍射线,给出了K0.5Bi0.5TiO3陶瓷粉末的多晶X射线衍射数据.以此X射线衍射方法研究了K0.5Bi0.5TiO3陶瓷粉末的铁电-顺电相变,测定了k0.5Bi0.5TiO3的介电特性.所作测量表明K0.5Bi0.5TiO3可能是一种有序-无序型弛豫铁电体,呈现一级弥散相变特征.这可采用极性微区理论阐释,弛豫特性是由此类材料非均衡性产生的极性微区在逐渐冻结过程中引起的.

掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷弛豫性的影响

对(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3(NBBT)二元系压电陶瓷在准同型相界附近进行不同量的La,Mn掺杂,通过XRD、电学性能测试等,研究了掺杂对陶瓷微观结构及介电性能的影响.结果表明,La,Mn掺杂后,相变的弥散程度增大,体系的弛豫性增强.铁电体的弛豫性与基体内极性微区的有序度及尺寸、数量密切相关,对NBBT这种A位复合体系而言,La离子的介入在一定程度上引起电荷不平衡,促使微区长大;但是由于La的分隔作用,A位与B位的耦合作用大大减弱,体系整体有序度降低,弛豫性增强.Mn离子的B位掺杂有助于建立新的(AA')(BB')O3复合体系,因此也影响体系的弛豫性.

Sm3+掺杂Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的发光性能及热稳定性研究

采用传统的固相烧结法,制备了一系列的Sm^3+掺杂Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷(NBT∶xSm^3+,0.005≤x≤0.04)。利用X射线衍射仪和荧光分光光度计分别对NBT∶xSm^3+陶瓷样品的物相结构和光致发光性能以及热稳定性进行了分析。结果表明,所有样品均为纯的三方钙钛矿结构。样品的激发光谱在480nm有很强的激发峰,与蓝光LED芯片匹配。发射光谱包含位于563nm、597nm、645nm、709nm处的四个发射峰,分别归属于Sm^3+的4G5/2→6HJ/2(J=5、7、9、11)跃迁,其中发射主峰位于597nm,呈现橙红色发光。当Sm^3+含量为0.02mol时发光性能最佳。当温度范围在30~210℃之间时,NBT∶0.02Sm^3+陶瓷样品的发光性能具有良好的热稳定性.

铁掺杂Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备0.855Na0.5Bi0.5TiO3-0.12K0.5Bi0.5TiO3-0.025BaTiO3+x%Fe2O3(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,1.5,2.0)(简写BNKBTF-x)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等分析测试,研究Fe掺杂对BNKBTF-x陶瓷体系的晶相结构、微观形貌和电学性能的影响。研究表明:当Fe含量少于质量分数1.5%时,BNKBTF-x陶瓷呈现单一的钙钛矿结构,而当Fe含量在质量分数1.5%以上时,有杂相的存在。随着Fe含量的增加,陶瓷晶粒逐渐增大。当Fe含量达到质量分数1.5%时有长方晶形出现。当Fe含量在质量分数0.1%附近时陶瓷的致密性得到改善,BNKBTF-0.3陶瓷综合性能最佳:d33=161pC/N,KP=0.29,εr=1153,tanδ=0.034,Qm=108。

用PLD在不同衬底上制备Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜

用固相反应法制备了Ba0.5Sr0.5TiO3靶材,采用在LaAl03(100)衬底上PLD法制备Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的最佳条件(衬底温度760℃,生长氧压5Pa,脉冲激光能量350mj,频率5Hz,不退火直接降温),利用PLD技术在LaAl03(100),SrTiO3(100),LSAT(100)单晶平衬底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜。通过分析x射线衍射图谱,晶格失配度,单θ摇摆曲线半高宽,表明在三种衬底上薄膜是沿[00I]取向的近外延生长,影响薄膜生长的主要因素并不是衬底与晶格的失配度,如希望消除失配度对薄膜生长造成的不利影响,我们可以通过优化PLD工艺参数,这在一定程度上是有效的。

无铅压电陶瓷研究进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一.综述了Bi0.5Na0.5TiO3基、K1-xNaxNbO3基、铋层状结构、钨青铜结构及BaTiO3基5类无铅压电陶瓷的研究进展,分析和评价了陶瓷体系、改性方法、制备工艺及陶瓷的压电铁电性能,重点讨论了Bi0.5Na0.5TiO3基与K1-xNaxNbO3基无铅压电陶瓷的体系构建、相变特性及电学性能的温度稳定性等关键科学和技术问题,并就无铅压电陶瓷今后的研究开发提出了几点建议.

BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二

Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最广泛、最具吸引力的无铅压电陶瓷体系。本文分析了BNT基无铅压电陶瓷近20年的发明专利,着重讨论了相关体系的压电铁电性能,并展望了BNT基压电陶瓷今后的发展趋势。

钛酸铋钠钾锂无铅陶瓷的柠檬酸制备技术

以钠、钾、锂的碳酸盐为原料,采用柠檬酸盐—凝胶法制备了B i0.5(Na1-x-yL ixKy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了影响凝胶合成的各种工艺条件,利用TG-DTA,SEM,XRD,纳米粒度分析等技术分析了凝胶预烧温度及预烧粉体的粒度分布。研究结果表明:柠檬酸与金属离子的物质的量比、溶液浓度、pH是影响前驱液与凝胶形成的主要因素;用柠檬酸盐—凝胶法合成的B i0.5(Na1-x-yL ixKy)TiO3粉体粒度细小均匀,合成温度低;陶瓷的压电常数d33可达138 pC/N,其平面机电耦合系数kp为0.30。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3(简写为NBT)基无铅压电陶瓷的发展现状、特性及影响因素,用分子轨道理论解释了NBT强铁电性的成因,对研究较多的三个体系:NBT-ATiO_3(A=Ca,Sr,Ba)、NBT-BNbO_3(B=Na,K)和NBT-Ln掺杂体系给予了概括介绍,内容包括成分配比、性能和应用,并提出了NBT基无铅压电陶瓷的设计原则。

(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3系无铅压电陶瓷研究现状与展望

BNT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、易控制性等优点而倍受青睐。本文介绍了无铅压电陶瓷的研究概况、相变过程及其基本性质、制备工艺,根据已有的研究经验着重对BNT陶瓷掺杂改性进行了探讨,并展望了它的发展前景。

从PZT体系看无铅压电陶瓷的可能应用

总结了主要以(Bi0.5Na0.5)TiO3和NaNbO3为基的无铅压电陶瓷的性能,以Pb(Ti,Zr)TiO3基二元系、三元系压电陶瓷的性能与应用为参考,分析了无铅压电陶瓷可能的器件应用。此外,还对拓宽无铅压电陶瓷应用需要改进的性能提出了建议。

三种化学方法合成K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的机理比较

采用溶胶-凝胶法、水热法和溶胶-凝胶-水热法三种化学方法合成K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅压电陶瓷粉体.用X射线衍射(XRD)分析产物的结构,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察产物的形貌.实验结果表明,三种化学方法均可获得纯钙钛矿相KBT粉体,但不同工艺获得的粉体在形貌和生成机制上有很大的不同.溶胶-凝胶法属高温固相扩散机制,需要700℃以上温度煅烧才可获得KBT纯相,且粉体颗粒度大、团聚严重.水热法符合溶解-结晶机制,生长出四方形的KBT纳米片.溶胶-凝胶-水热法利用了凝胶团聚体空间链状结构的模板作用,通过原位结晶机制生长出KBT纳米线.

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷介电性能的实验研究

采用柠檬酸盐-自燃烧法制备Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,系统地研究了制备工艺条件对陶瓷性能和结构的影响。柠檬酸浓度、溶液pH值、烧结温度制度对陶瓷的压电性能有很大的影响。当柠檬酸浓度C=9%,pH=8.5,烧结温度为1130℃时,陶瓷具备最大的压电常数,d33可达71.2pc/n。1130℃烧结陶瓷的XRD表明,陶瓷已形成单一钙钛矿结构的钛酸铋钠主晶相。

Bi0．5Na0．5TiO3基A位多重复合无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,发明了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系.这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良、铁电电滞回线矩形度高、压电铁电性能的温度特性好、工艺稳定性和重复性好等特点.所测得的一个体系(Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3)的d33达230pC/N,其kp达0.40,Pr达40μC/cm2,矫顽场Ec则较低(小于4 kV/mm);变温铁电电滞回线测试表明,在温度接近200℃时,该陶瓷还具有很好的铁电电滞回线.该体系无铅压电陶瓷性能优异,工艺性好,具有实用性.

高性能无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3的制备与性能

采用企业的电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNTBT-6)无铅压电陶瓷,研究了制备工艺对BNTBT-6陶瓷的晶相、微观结构与介电压电性能的影响。研究结果表明,烧结方式会对BNTBT-6陶瓷的晶相和性能产生一定的影响。电学性能研究结果表明,湿磨盖烧BNTBT-6陶瓷样品的压电性能优良,室温下陶瓷样品的压电常数d33达到195pC/N,机电耦合系数kp为35%,机械质量因子Qm达到130,介电损耗tgδ为0.025。