掺锰BNBT基压电陶瓷性能研究

研究了添加不同剂量锰对(Bi1 2Na1 2)TiO3-BaTiO3(BNBT)二元系的介电、压电性能的影响.发现居里温度随锰掺杂量的增加而明显下降并逐步趋于稳定.当0≤x≤0.3时,介电性能随x的增加明显加强,在x=0.3时介电常数达到1850;当x>0.3时介电性能降低.压电常数d33、kt也表现出类似的变化趋势.另外,实验发现在该体系中添加适量Mn,可在较低的极化场强下得到较高的机电耦合系数,表明掺适量锰可以有效降低矫顽场强.

用于高频谐振器的PbTiO_3基压电陶瓷

传统的PZT压电陶瓷的相对介电常数较大,一般为1 000以上,用于高频谐振器不易与线路匹配;而PbTiO3基压电陶瓷的相对介电常数较小,一般仅为200左右,对于10 MHz以上频率的谐振器,用PbTiO3基压电陶瓷作为压电振子是最佳的选择。本文主要研究用于高频谐振器的MnO2和Nd2O3改性PbTiO3基压电陶瓷的性质。PbTiO3基压电陶瓷的性质的改善是与此种陶瓷的制备工艺,显微结构和电导机制紧密相关的。

PZT基压电陶瓷精密控制机理研究

本文论述了压电陶瓷的基本原理及其特性、驱动方法,并设计了压电陶瓷压电特性的开环测量方案。测量过程中应进一步调整光学平台的稳定性。设计了光电接收放大器。还运用共焦腔干涉方案详细分析了压电陶瓷的压电特性。

铅基压电陶瓷承烧板的制备及其性能

采用低膨胀相材料、化学稳定性强的基相材料及其它辅助相材料为主要原料,采用压力注浆成型,自然干燥,常压烧结工艺制备铅基压电陶瓷承烧板。研究晶相组成、显微结构对烧银承烧板使用寿命的影响。结果表明:在最佳工艺条件下可制备热膨胀系数α_((室温~800℃))=2.81×10^(-6)℃^(-1),抗弯强度151.6 MPa,抗热震性△T≥400℃不裂的陶瓷承烧器具,用作铅基压电陶瓷被银后烧银(700~850℃)承烧板,其使用寿命超过150次。

缺陷偶极子调控铅基钙钛矿压电陶瓷性能的研究进展

压电陶瓷作为一种可以实现机械能和电能之间相互转换的功能陶瓷材料,广泛应用于传感器、制动器、超声换能器、医学超声成像及发动机燃油喷射系统等领域。在压电陶瓷中,元素掺杂可以有效调控陶瓷的电学性能,伴随掺杂而产生的缺陷偶极子对压电陶瓷性能有着显著而独特的影响。因此研究缺陷偶极子对压电陶瓷性能的调控机理,有助于理解压电陶瓷诸多物理现象的内在成因,譬如老化、疲劳等。通过元素掺杂引入的氧空位会导致钙钛矿结构的压电陶瓷产生缺陷偶极子,而缺陷偶极子与自发极化之间的耦合效应会影响陶瓷的铁电响应行为,从而使得压电陶瓷出现束腰电滞回线和偏移电滞回线等特征。另外由于陶瓷中氧空位的扩散速率很低,使得缺陷偶极子极化方向趋于稳定,进而抑制极化旋转和限制畴壁运动,有助于提高压电陶瓷的机械品质因数。尽管有大量研究通过缺陷偶极子调控压电陶瓷的宏观性能使其能够满足不同的应用需求,然而由于压电陶瓷为多晶材料,其内部晶粒取向各异且存在复杂的铁电畴结构,压电陶瓷中缺陷偶极子在形成过程中的微观机理与其具体形态以及缺陷偶极子对压电陶瓷性能的具体作用机理仍有待深入研究。此外,压电陶瓷在高驱动场下的高功率特性对机电设备的实际设计具有重要意义,因此缺陷偶极子对压电陶瓷高功率特性的影响也值得关注。本文从氧空位诱导缺陷偶极子的形成及其表征手段、缺陷偶极子对铅基压电陶瓷电滞回线的影响和不同受主掺杂对铅基压电陶瓷机械品质因数的影响出发,论述了缺陷偶极子与压电陶瓷自发极化耦合效应引发的偏移和束腰奇异电滞回线特征,揭示了缺陷偶极子主要通过抑制极化旋转和限制畴壁运动提高机械品质因数的机理。然而关于缺陷偶极子的形态、与非四方相间的耦合关系以及缺陷偶极子对压电陶瓷高功率特性的影响等问题仍需进一步的研究。

NBT基无铅压电陶瓷的研究进展

由于环境保护的要求 ,无铅压电材料越来越受到关注 ,NBT基压电陶瓷是目前研究较多的一种无铅压电材料 ,采取各种掺杂措施可以提高其压电性能 ,获得具有实用价值的无铅压电陶瓷材料。

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究现状和发展水平

为了保护环境、实现绿色发展,压电陶瓷的无铅化是未来发展的主要目标。铌酸钾钠基无铅压电陶瓷(KNN)因为具有较高的居里温度和较好的机械品质因数,被认为是最有可能取代锆钛酸铅的材料之一。综述了KNN的烧成工艺、KNN的研究现状和发展水平、KNN的实际应用以及KNN基无铅压电陶瓷的研究现存问题,最后对KNN的发展趋势简单进行了总结。

KNN基无铅压电陶瓷研究进展

(K,Na)NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷由于压电性能优异、机电耦合系数高、无环境污染等优点,成为压电材料研究的热点。文中详细论述了近几年来国内外有关KNN基无铅压电陶瓷材料的研究进展,重点总结了KNN基无铅压电陶瓷材料制备工艺优化方面的研究进展和动向,展望了KNN基无铅压电陶瓷体系在实用化道路上的发展趋势。

高频压电陶瓷谐振器的制备与性能

主要研究PbTiO3基陶瓷谐振器的制备工艺和主要性能。PbTiO3基陶瓷采用传统工艺来制备。这种陶瓷具有高kt和Qm,低er和高频率稳定性,用此种陶瓷制备的高频谐振器具有优良性能,并完全满足使用的需要。

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的粉体制备及性能研究

该文深入研究了通过固相法、熔盐法等方法进行钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的粉体制备并测试了压电陶瓷的极化和压电性能,得出固相法制备技术的最佳条件为850℃、保温2h,熔盐法制备技术的最佳条件为700℃、保温4h。除此之外分析了熔盐法以及固相法的制备极化条件,通过研究得出了极化的最佳条件为极化时间20min、极化温度80℃~90℃、极化电压3.5kV/mm,与固相法相比,熔盐法的压电性能更优秀。

光电所在压电陶瓷材料研究中取得新进展

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料,在驱动器、传感器、换能器等领域均得到了广泛的应用。例如,Pb（Zr,Ti）O3（简称PZT）压电陶瓷是自适应光学的重要部件——变形镜的核心材料,其性能直接影响系统的矫正范围、迟滞等参数。Pb（Zr,Ti）O3压电陶瓷常常采用掺杂的方式提高其性能。

(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1–x)Sn_(x))O_(3)无铅压电陶瓷的相结构与压电性能

钙锆共掺钛酸钡陶瓷(BCZT)具有优异的介电性能和压电性能,是一类具有发展潜力的无铅压电陶瓷,但其压电性能仍无法与铅基陶瓷媲美。为提高压电性能,本研究对陶瓷材料进行Sn元素掺杂改性((Ba_(0.85)Ca_(0.15))-(Ti_(0.9)Zr_(0.1–x)Sn_(x))O_(3),x=0.02~0.07))。晶体结构分析证实所有组分的陶瓷无杂相,处于正交相与四方相两相共存状态,并具有较大的c/a;显微结构分析发现所有陶瓷都很致密,且平均晶粒尺寸随着Sn含量的增加而增大。当x=0.04时,陶瓷最致密,且室温处于准同型相界附近,因此拥有最佳的电学性能:d_(33)=590p C·N^(–1),k_(p)=52.2%,tanδ=0.016,ε_(33)^(T)=5372,d_(33)^(*)=734pm·V^(–1),IR=57.8GΩ·cm。本研究表明:Sn掺杂的BCZT基无铅压电陶瓷具有优异的压电性能,有望在换能器、机电传感器和驱动器等方面得到应用。

直接反应烧结法制备(Ba_(1-x)Ca_x)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))O_3陶瓷的微观结构和电性能研究

采用直接反应烧结法制备了(Ba1-x Ca x)(Ti0.85Zr0.15)O3无铅压电陶瓷,分析了不同的Ca含量时陶瓷的晶相结构、微观结构、密度及电性能。结果表明,采用直接反应烧结法制备的(Ba1-x Ca x)(Ti0.85Zr0.15)O3无铅压电陶瓷具有纯的钙钛矿相结构;微观结构致密,晶粒大小比较均匀,陶瓷样品出现较大的直径收缩率(25%左右);随着Ca含量的增加陶瓷的居里温度略微降低,室温介电常数出现较大增加,压电常数变大,其中x=0.15时压电性能最好,d33为208 pC/N。

Ta掺杂和烧结气氛对KNN基无铅压电陶瓷的微观结构和压电性能的影响

为了探究掺杂以及不同烧结气氛对陶瓷的微观结构以及压电性能的影响。通过传统固相法制备并分别在空气和还原气氛条件下烧结了0.96K_(0.48)Na_(0.52)Nb_(1-x)Ta_(x)Q_(3)-0.04BaZr0_(3)-0.3%MnCO_(3)陶瓷。研究表明:不同气氛烧结的陶瓷均为纯钙钛矿结构,陶瓷相结构为菱方相与正交相共存,且Ta的掺杂抑制了氧空位的产生。当掺杂量为0.10时,还原烧结气氛下性能最优:d_(33)=172 pC/N,d_(33)^(*)=294 pm/V,k_(p)=24.9,ε_(33)^(T)=820,tanδ=0.021,且性能优于同组分在空气下烧结的样品(d_(33)=142 pC/N,d_(33)^(*)=220 pm/V,k_(p)=21.1,ε_(33)^(T)=593,tanδ=0.022)。还原气氛可以抑制晶粒生长,促进陶瓷的致密化,进而提高陶瓷样品的压电性能。

PZT/NiCoCu铁氧体磁电复合材料的相结构和电性能

采用传统固相法合成了0.9{Pb[Zr0.23Ti0.36+0.02(Mg1/2W1/2)+0.39(Ni1/3Nb2/3)]O3}(简称PZT基压电陶瓷)/0.1{Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4}(简称NCCF)磁电复合陶瓷材料,研究了该材料在不同烧结温度下的相结构、介电和压电性能.结果表明,该复合材料经不同温度烧结后,仍保持PZT基压电陶瓷和NiCoCu铁氧体的各自相结构,没有新相生成.在1 200℃下烧结时,材料具有较好的综合电性能:d33=317 pC/N,rε=2 593,tanδ=0.017.表明该磁电复合材料可能在高密度信息存储器方面表现出较大的潜在应用.

(1-x)KNNS-xBFANZ无铅压电陶瓷的结构与性能的研究

铌酸钾钠基压电陶瓷因其具有优异的电学性能而被广大科研人员青睐,被认为是最有希望取代铅基陶瓷的无铅压电陶瓷之一。本文系统研究了Bi_(0.44)Fe_(0.06)Ag_(0.03)Na_(0.47)ZrO_(3)对K_(0.48)Na_(0.52)Nb_(0.96)Sb_(0.04)O_(3)陶瓷相结构、微观结构及电学性能的影响规律。研究表明:所有的陶瓷样品均为钙钛矿结构,且陶瓷处于菱方相和四方相两相共存状态;晶粒尺寸随掺杂组分含量的增加先增加后减少。通过优化相结构和微观结构,陶瓷获得了最优的电学性能:d_(33)=322pC/N、k_(p)=41.34%、ε_(r)=2441、tanδ=0.036、d^(*)_(33)=400pm/V、P_(r)=15.94μC/cm²。

传感器测试FRP约束混凝土轴压短柱的核心区应力

提出了一种使用水泥基压电陶瓷传感器测试混凝土轴压短柱应力的新方法。将压电传感器埋入混凝土矩形短柱核心区,测试了纤维增强复合材料约束前后混凝土短柱的轴向动态疲劳载荷,建立了传感器输出信号与混凝土短柱核心区应力之间的数值模型,并将理论计算应力值与由模型推导出的应力值进行对比。结果表明:模型推导应力值与理论计算应力值基本吻合,验证了使用压电传感器测试动态载荷作用下混凝土短柱应力这一新方法的可行性。