CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。

(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3无铅压电陶瓷的结构与性能

采用流延叠层成型工艺制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-5%(Ba0.85Ca0.15)TiO3(BCZT-5%BCT)无铅压电陶瓷,研究了BCZT-5%BCT陶瓷的微观组织结构对电性能的影响规律,研究表明,BCZT-5%BCT陶瓷的晶粒尺寸对其压电、介电与铁电性能影响显著,在1 500℃下烧结时,BCZT-5%BCT陶瓷的晶粒尺寸随烧结保温时间的增加呈现先增大后减小的趋势,烧结保温时间为8h的样品中晶粒尺寸最大,此时BCZT-5%BCT陶瓷的压电与铁电性能最优,即压电常数(d33)约为218pC/N,剩余极化强度2Pr约为30.48μC/cm2,介电常数(εr)约为1 617,介电损耗(tanδ)约为0.037,居里温度(TC)约为90.6℃。

预烧温度对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3压电陶瓷电性能的影响

采用固相法分别在1100~1250℃的预烧温度下制备了(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Hf_(0.1))O_3(BCHT)无铅压电陶瓷,通过对所制备陶微观结构和电性能的测试,发现:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随预烧温度的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,预烧温度在1150~1250℃时两相共存;样品的压电常数d33、剩余极化强度Pr均随预烧温度的升高呈现先减小后增加的趋势,相对介电常数ε_r、弥散系数γ呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低。样品的综合性能在预烧温度1250℃处达到最佳值:d_(33)=525 pC/N,Pr=10.2μC/cm^2,E_c=1.30 kV/cm,ε_r=17699,γ=1.65,表明该材料具有良好的应用前景。

PLD法制备Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3薄膜及其性能研究

本文采用传统的高温固相反应法制备Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.9)Zr_(0.1)O_3(BCTZ)陶瓷靶材,并利用脉冲激光沉积(PLD)法,在生长有SrRuO_3底电极的SrTiO_3(100)衬底上沉积BCTZ(BCTZ/SRO/STO)薄膜。通过对其生长工艺的探索,在沉积温度780℃,氧压13 Pa,靶间距48 mm,脉冲激光频率2 Hz,激光能量200 m J的条件下可获得高择优取向、高结晶度的BCTZ薄膜。在此工艺条件下,制备不同膜厚的BCTZ薄膜。进一步利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪、铁电测试仪等手段对薄膜的微观结构、厚度和铁电性能进行表征分析。结果表明,所制备薄膜的表面粗糙度随着薄膜厚度的增加而变大。薄膜的铁电性呈现出与薄膜厚度的强相关性,即随着薄膜厚度的增加,BCTZ薄膜的剩余极化值(2Pr)逐渐增大,矫顽场强度(Ec)逐渐减小。

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。

BCZT-xBi_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

选取传统高温固相反应合成法制备出Bi_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.08)Ti_(0.92)O_3-xBi_2O_3(BCZT-x Bi,x=0~0.15)。采用扫描电子显微镜、准静态压电常数测试仪等一系列检测手段,探讨了Bi_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷微观组织和电学性能产生的作用,从SEM图像得知,陶瓷的晶粒尺寸随着Bi_2O_3掺杂量的增多先逐渐变小后略微有所增大,XRD图谱则表明,掺杂量不等的Bi^(3+)均能够弥散进入钛酸钡晶格中,能完整固溶于BCZT陶瓷,并且材料具有典型的钙钛矿相结构。当Bi_2O_3掺杂量为0.15 mol%时,此无铅压电陶瓷材料拥有较好的介电性能,介电损耗tanδ的值仅是1.2%,介电常数ε_r的值是5100;当没有掺杂Bi_2O_3时,此陶瓷的压电性能最优,压电系数的值d_(33)=386 p C/N,机电耦合系数的值K_p=44.8%。

Bi_(12)TiO_(20)添加对BCZT陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O_3(BCZT)-x%Bi12TiO_20(x=0.03、0.05、0.1、0.5)陶瓷.通过XRD、介电温度特性、电滞回线测试手段对所制备陶瓷样品的介电性能进行了分析.研究结果表明:当x=0.05时,介电常数在1kHz下达到5 250,介电损耗值是1.5%;样品的最大极化强度、矫顽电场和剩余极化强度随着Bi12TiO_20含量的增加而逐渐降低.当x=0.5时,样品具有较高的储能密度0.388J·cm-3.

锂掺杂锆钛酸钡钙陶瓷的制备与表征

采用传统固相法制备了无铅压电陶瓷(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3+x%(质量分数)Li2CO3(x=0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,简写BCTZL-x),通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等表征手段,研究锂对该陶瓷体系的微结构和电学性能的影响。X射线衍射分析表明,烧结于1400℃/2h下的BCTZL-x陶瓷具有典型ABO3型钙钛矿结构。当增加Li的量,陶瓷经历从正交(O)向四方(T)晶相结构转变。当x≥0.3时,掺锂陶瓷结构变得更为致密。BCTZL-0.3体系陶瓷具有较好的电学性能,d33=456pC/N,kp=0.49,εr=4864,tanδ=0.018,Qm=130。

BCTZ纳米线的制备及其在能量采集中的应用

(Ba0. 85Ca0. 15)(Ti0. 9Zr0. 1)O3(BCTZ)是一种具有优异压电性能且无污染的无铅压电陶瓷。采用静电纺丝的方法,制备得到了纯钙钛矿结构的BCTZ纳米线,通过与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合,制得了能量采集器件。为了提高器件的输出性能,实验引入了介电泳的方式来改善纳米线在PDMS中的取向性。实验表明:经介电泳定向后的器件的最大开路电压和短路电流分别可达2. 25 V和27. 3 n A。PDMS具有良好的生物相容性和延展性,基于BCTZ/PDMS薄膜的压电器件在可穿戴微纳米电子器件中将具有巨大的应用潜能。