用化学共沉淀法粉体制备的铌钪酸铅陶瓷(PSN)的特性

用Nb(OC_2H_5)_5受控水解和在水解形成的 Nb_2O_3颗粒表面生长Sc和Pb的碳酸盐膜层,然后通过焙烧制成PSN超细粉体。将此粉体在不同温度下烧结及随后以不同的方式冷却形成致密的PSN陶瓷。对此PSN铁电陶瓷的介电弛豫特性和结构有序度之间的关系进行了研究。

Pb在钪铌酸铅铁电相形成中的驱动作用：第一性原理研究

采用了第一性原理计算的方法，研究了在铅基固溶体Pb（Sc1/2Nb1/2）O3（PSN）的铁电相的形成过程中，Pb的驱动作用。利用修正后的键电荷模型（Bondvalence model，BVM）对超晶胞中原子的位移进行了分析，结果显示Pb的次近邻B位原子的不对称性导致了Pb的不同方向位移，进而导致铁电相的最终形成。为了进一步说明这个模型的有效性，计算了优化前与优化后超晶胞中两种B位离子与氧离子之间化学键的键长。最后计算了优化之后超晶胞在Gamma点的声子谱，其中存在的不稳定模表明，PSN在低温下可能还存在从铁电相到另一相的相变。

B位氧化物预合成法制备(1-x)Pb(Fe_(1/4)Sc_(1/4)Nb_(1/2))O_3-xPbTiO_3铁电陶瓷及其性能研究

利用传统的陶瓷工艺、通过B位氧化物预合成法制备了高质量、钙钛矿结构的(1-x)Pb(Fe1/4Sc1/4Nb1/2)O3-xPbTiO3(PFSN-PT)铁电陶瓷。结构测定和性能测试表明,1180℃烧结2h制备的PFSN-PT陶瓷呈现相当均匀的显微结构和良好的电学性能,同时具有较高的致密度(约95%),只有PbTiO3(PT)物质的量分数为40%、60%的陶瓷致密度略低(约91%)。随着PT含量的增加,PFSN-PT从三方相结构转变为四方相结构,并伴随着晶胞体积的减小(从PFSN的6.6676×10-2nm3下降到0.2PFSN-0.8PT的6.3555×10-2nm3)和钙钛矿结构四方性的增大(从0.6PFSN-0.4PT的1.0242增加到0.2PFSN-0.8PT的1.0488)。PFSN-PT陶瓷的介电常数最大值(εm)及其峰值温度(Tm)也随着PT含量的增加呈线性增大。介电性能测试和热滞行为研究表明,随着PT含量的增加,PFSN-PT的铁电-顺电相变从弛豫铁电体的弥散型铁电相变向正常铁电体的一级铁电相变转变。

Pb(Sc_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)–Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)–Pb Ti O_(3)织构陶瓷的电学性能和热稳定性

采用BaTiO_(3)(BT)片状微晶制备了[001]取向的0.29PSN–0.39PMN–0.32PT(0.29Pb(Sc_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)–0.39Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)–0.32PbTiO_(3))织构陶瓷。制备了不同模板含量的织构陶瓷,并在织构度、微观结构以及压电、铁电和介电性能方面进行了比较。在PSN–PMN–PT织构陶瓷中,在3%(体积分数)BaTiO_(3)模板下实现了高达98.6%的[001]织构度,并且获得了高的压电性能(d_(33)=816 pC/N,d_(33)^(*)=1080 pm/V)和高Curie温度(T_(c)=185℃),这远远优于随机取向的陶瓷。此外,与具有相近压电常数的铅基陶瓷相比,织构化PSN–PMN–PT陶瓷表现出显著改善的热稳定性。高质量的织构化三元陶瓷在新一代高性能、宽温度范围的机电器件中具有广阔的应用前景。