(Na_(0．5)K_(0．5))NbO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能,已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷(Na_(0．5)K_(0.5))NbO_3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面,归纳和分析了(Na_(0．5)K_(0．5))NbO_3基无铅压电陶瓷的研究开发进展,并对(Na_(0.5)K_(0．5))NbO_3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．

LiSbO3含量对BiMnO3掺杂K(0.5)Na(0.5)NbO3陶瓷的结构与压电性能的影响研究

采用传统陶瓷常压烧结工艺制备(0.996–x)KNN-0.004BM-xLS(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06)无铅压电陶瓷,着重研究了LS的含量对(0.996–x)KNN-0.004BM-xLS陶瓷相结构和压电性能的影响。结果表明,当x≤0.02时,陶瓷具有单一的正交相结构;当0.03≤x≤0.05时,陶瓷具有正交相与四方相共存的过渡结构;当x=0.06时,陶瓷具有单一的四方相结构。陶瓷的MPB成分范围在0.03≤x≤0.05。随着LS含量的增加,陶瓷材料的d33和kp均先增加后减小,当x=0.05时,均达到最大值,分别为230 pC/N和0.42;陶瓷的To-t和Tc均向低温方向移动;当x=0时,陶瓷的To-t和Tc分别为455和215℃;当x=0.02时,陶瓷的To-t和Tc分别为385和150℃;当x=0.06时,To-t和Tc分别降至370℃和75℃。

制备工艺对织构化0.94(Na_(0.5)K_(0.5))NbO_3-0.06LiNbO_3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

采用两步法烧结工艺制备高织构化的0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3(简称为KNLN6)无铅压电陶瓷。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、铁电测试系统和准静态分析仪研究制备工艺对织构化KNLN6陶瓷显微结构和铁电压电性能的影响,并确定最佳的极化工艺。结果表明:随着第一步烧结温度的提高,织构化KNLN6压电陶瓷有序度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐变大,矫顽场(Ec)逐渐降低,剩余极化强度(Pr)先增加后降低。当极化条件为极化电压25 kV/cm、极化温度80℃、极化时间15 min时,在1 180℃保温5 min,然后在1 000℃保温10 h的高织构化KNLN6陶瓷的压电常数(d33)达到282 pC/N,较之前文献报导提高20%。

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3陶瓷高频介电性能研究

以传统电子陶瓷工艺制备了致密性较好的(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷。研究了(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷在低频及高频的介电性能。结果表明:在低频和高频,(K0.5Na0.5)NbO3的介电性能随频率的增加而减小;在高频,介电损耗随频率的增加先增加后减小。(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷在高频(8-18GHz)时的介电常数实部,虚部及介电损耗分别为150-430,5-110和0.07-0.28。

0.992K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-0.008BiFeO_3无铅压电陶瓷制备及压电性能研究

以水热法制备的KNbO3,NaNbO3,BiFeO3(BF)粉体等为原料,采用常压烧结法在1065℃下烧结2h制备了0.992K0.5Na0.5NbO3-0.008BiFeO3无铅压电陶瓷,并研究了BiFeO3掺杂对0.992K0.5Na0.5NbO3-0.008BiFeO3无铅压电陶瓷结构和压电的影响.研究结果表明:BiFeO3掺杂使K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷正交相减弱,晶粒尺寸由6μm减小到1μm;压电性能有一定提高,压电常数(d33)、机电耦合系数(kp)分别达到120pC/N和37.8,居里温度Tc由444.4℃减少至420.6℃.

模板晶粒定向生长技术制备(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的性能研究

以熔盐法和质子取代法制备的片状Nb2O5粉体为模板晶粒,固相法合成的(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3(NKBT)粉体为基料,分别采用固相压制成型(干法)和流延成型(湿法)工艺制备出具有较高取向度的织构化NKBT无铅压电陶瓷,研究了两种成型工艺对NKBT无铅压电陶瓷的显微结构、压电性能和介电性能的影响。结果表明:采用湿法工艺制备的织构陶瓷的各项性能优于干法工艺,采用湿法工艺在1150℃保温5 h时,可以获得较高织构度(f=0.66)的NKBT无铅压电陶瓷,并具有优异的压电和介电性能:压电常数d33=149 pC/N,介电常数εT33/ε0=912和平面机电耦合系数kp=29.4%。

钠空位Bi_(0.5)Na_((0.25)(1-0.05))K_(0.25)TiO_3陶瓷等效电路参数的温度特性

通过对钠空位Bi0.5Na0.25(1-0.05)K0.25TiO3陶瓷等效电路参数的温度特性的测量,发现材料结构中的Na空位会使得材料中的电导率变大,从而导致材料高温弛豫现象的产生。实验证实利用阻抗温谱和电导温谱的组合来研究铁电材料的相变也可得到与测量电容、损耗温谱相似的结果。

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_(3^-)LiSbO_(3^-)BiFeO_3/CuFe_2O_4复合陶瓷的制备与磁电性能研究

采用传统的固相法制备了(1x)(K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiFeO3)-xCuFe2O4(x=0.1,0.2,0.3,0.4)磁电复合陶瓷,并借助X射线衍射仪、扫描电镜和磁电耦合系数测试仪等对复合陶瓷的微结构和性能进行了分析.结果表明,复合陶瓷的K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiFeO3和CuFe2O4物相之间发生了一定的离子相互扩散作用,且两相的颗粒大小匹配性较好.随着CuFe2O4含量增加,复合陶瓷的压电系数从130pC/N减小到30pC/N,饱和磁致伸缩系数从4.5×10-6增加到12.4×10-6左右,磁电耦合系数表现出先增加后减小,在x=0.3时获得最大的磁电耦合系数9.4mV·cm-1·Oe-1.

乙醇基溶胶-凝胶法制备BNKLT无铅压电薄膜

以乙醇作溶剂,氧化物和碳酸盐为原料,利用溶胶-凝胶法制备了Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)TiO3(BNKLT)无铅压电薄膜。通过红外光谱(IR)、同步热分析仪(TG-DSC)、X线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等分析了乙醇基溶胶-凝胶法制备BNKLT压电薄膜的工艺参数。结果表明,乙酰丙酮与Ti(OC4H9)4的物质的量比(N)≥1.0时,反应温度4060℃,pH=2.02.5,能获得稳定性良好的乙醇基溶胶;采用旋涂法制备的湿膜在600℃热处理30min后,可得表面光亮平整,厚度均一,致密性良好,单一钙钛矿结构的BNKLT无铅压电薄膜。

乙醇基溶胶-凝胶法制备BNKLT粉体及压电陶瓷

以乙醇为溶剂,氧化物和碳酸盐为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)TiO3(BNKLT)纳米粉体和无铅压电陶瓷。利用IR,TG-DSC,XRD,SEM等测试技术研究了乙醇基Sol-Gel法制备BNKLT纳米粉体及无铅压电陶瓷的工艺参数。实验表明,乙酰丙酮与钛酸四丁酯的摩尔比N≥1.0时,反应温度60℃,pH=2.0～2.5时,能制备出稳定性良好的乙醇基溶胶,凝胶在600℃内预烧即可获得单一钙钛矿结构的BNKLT纳米粉体,晶粒大小约20nm,并于1 050℃条件下烧结出致密度较高的陶瓷。性能测试表明,该方法制备的压电陶瓷俱有优良的电学性能:压电常数d33=192pC/N,机电耦合系数kp=0.32,介电常数εr=1 096,介电损耗tanδ=0.039,品质因数Qm=79。

一种改性铌酸盐系无铅压电陶瓷的合成与特性研究

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(KNN)系铌酸盐是一类可能替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷。利用Ta和Sb掺杂或者取代KNN中的相关离子,在陶瓷的准同型相界(MPB)处显现出高的压电和介电性能.利用传统技术制作出一种新的致密度较高的无铅压电陶瓷(1 -x(K_(0.5)Na_(0.5))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_(3-x)LiTaO_3(简记为KNNS-LT)。所有的组分在MPB处都存在纯的钙钛矿结构,主要压电性能在MPB处达极大值,其机电耦合系数k_p为40%,压电常数d_(33)为225pC/N,居里温度T_c为355℃。