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。

过渡金属氧化物改性KNN基无铅压电陶瓷研究进展

过渡金属氧化物不仅可用作助熔剂,改善陶瓷的烧结特性,同时也可作为掺杂物在陶瓷材料中进行离子取代,改善陶瓷的性能.本文详细叙述了过渡金属氧化物对KNN基无铅压电陶瓷烧结特性、微观结构、介电性能、压电性能、铁电性能的影响.分析总结过渡金属氧化物在改善KNN基无铅压电陶性能方面所起的主要作用,为今后助熔剂改性KNN基无铅压电陶瓷的研究提供参考.

Li部分取代K对KNN基无铅压电陶瓷微结构、晶相和电学性能的影响

研究Li部分取代K对铌酸钾钠(KNN)无铅压电陶瓷性能的影响,选用(Na0.5K0.5-xLix)Nb O3(NKLxN)的配方,通过固相法制备出优良性能的陶瓷样品;运用XRD、SEM研究不同Li含量陶瓷样品的相结构及显微组织;通过压电介电性能测试,确定Li取代K的最佳含量.结果表明,当Li的含量x=0.065时,其d33=205p C/N,kp=46.1%,εr=998,tanδ=0.047,TD=485℃.该NKLxN陶瓷性能优良,在高温压电陶瓷传感器、换能器等方面可能取代铅基压电陶瓷.

ABO_3型化合物掺杂KNN基无铅压电陶瓷的研究进展

KNN基无铅压电陶瓷以其较高的居里温度、低的介电常数和高的机电耦合系数等特点,近年来备受研究人员的关注。本文结合近几年来相关文献的报道,综合分析了在KNN基无铅压电陶瓷中添加ABO_3型合物对其电学性能的影响,展望了KNN基无铅压电陶瓷将来的发展趋势。

KNN基无铅压电陶瓷的研究进展

KNN基无铅压电陶瓷由于具有优越的电学性能和较高的居里温度而成为最重要的无铅压电材料之一.本文主要综述近期国内外有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备新技术,以及在掺杂改性方面的研究进展,并展望了其发展趋势.

BNBT改性KNN基无铅压电陶瓷的性能研究

利用固相合成法制备了(1-x)(Na0.52K0.48)NbO3-x(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(KNN-xBNBT)无铅压电陶瓷.运用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的相结构和显微结构进行了分析观察,并研究了BNBT掺杂量对陶瓷压电及介电性能的影响.所有样品都显示出正交相钙钛矿结构,无杂相,平均晶粒尺寸随着BNBT掺杂量的增加先减小后变大.BNBT的掺入使样品的电学性能得到明显改善,当x为0.005时,样品的性能达到最佳:d33=123pC/N,kp=44%,tanδ=2.2%.

KNN基无铅压电陶瓷材料的研究进展

(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷材料具有较高的居里温度,优良的铁电性和压电性,且污染小,被认为是替代(Pb,Zr)TiO3的理想材料。综述了国内外近期KNN基无铅压电陶瓷研究进展,并展望了其研究和发展。

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。

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷性能研究现状及展望

伴随着科学技术的发展和人类环保意识的增强,压电陶瓷无铅化已经成为必然趋势,而铌酸钾钠KNN(KxNa(1-x)NbO3)基陶瓷以其优异的压电性能和较高的居里温度倍受关注。文中着重从新的组元、离子取代改性、烧结助剂和温度稳定性4个方面总结和分析了近年来KNN基无铅压电陶瓷研究状况,认为进一步提高KNN基陶瓷的电性能,解决温度稳定性问题并深入探索其微观机制应该成为未来的研究热点。提出了把弛豫机制引入KNN基陶瓷中,造成弥散相变,这样既提高了温度稳定性,又保持了较高的介电和压电性能;同时提出要探索纳米微畴对KNN基无铅压电陶瓷电性能的影响;最后对KNN基陶瓷下一阶段的工作进行了展望。

(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。

Li补偿量对铌酸盐基无铅压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统固相烧结工艺,在1000℃成功制备了致密度较高、微观形貌较好的Li0.05＋x（Na0.535K0.48）0.95NbO3（LxNKN）压电陶瓷.考察了Li补偿量对LxNKN陶瓷致密度、微观结构、相结构、居里温度及电学性能的影响.结果发现：添加过量Li不仅促进陶瓷的烧结,而且降低陶瓷的烧结温度.XRD图谱分析和相应的晶格常数计算表明,在x=0.010~0.015范围内出现了四方-正交两相共存的多形态相界（PPT）.由于PPT的出现,在最佳补偿量x=0.015处,陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp、介电常数εr和剩余极化强度Pr分别达到各自的最大值282 pC/N、44%、942和27μC/cm2.与化学计量比的LNKN陶瓷相比,LxNKN陶瓷的居里温度随Li补偿量的增加变化很小,这可能是由于Li主要是起助烧作用而进入主相晶格很少的缘故.研究工作为低温制备高性能铌酸盐系压电陶瓷提供了一种新的思路.

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。

Sb对Li掺杂的KNN无铅压电陶瓷性质的影响

采用传统工艺制备了无铅压电陶瓷(Na_(0.5)K_(0.45)Li_(0.05))Sb_xNb_(1-x)O_3,研究了Sb掺杂对其压电、铁电、介电等性质的影响.实验结果表明,样品的居里点(T_C)、正交-四方相变温度(T_(T-O))均随Sb含量的增加而降低,掺杂7 mol%Sb时,样品的居里点从454℃降至345℃,T_(T-O)从100℃降至室温以下.Sb^(5+)的引入限制了晶粒的生长,但提高了样品的致密度,从而提高了样品的压电、铁电性能.组分为(Na_(0.5) K_(0.45)Li_(0.05))Sb_(0.05)Nb_(0.95)O_3的样品具有较为优异的性能:d_(33)=241 pC/N,Q_m=50,k_p=38.3%,d_(31)=-83 pC/N,g_(31)1=-0.08 Vm/N,P_r=17μC/cm^2,同时,该组分样品表现最"软",具有相对最高的弹性柔顺常数S_(11)~E=14.2.

不同氧化物掺杂对KNN无铅压电陶瓷性能的影响

为了获得压电性能高、稳定性好的无铅压电材料,利用传统固相烧结法制备(Na0.5K0.5)NbO3-(Bi0.5Li0.5)TiO3-BaZrO3(简称KNN-BLT-BZ)无铅压电陶瓷。通过掺杂不同的氧化物,研究了不同氧化物掺杂对KNN-BLT-BZ无铅压电陶瓷性能的影响。实验表明,利用Ni2O3进行掺杂所得陶瓷的压电及铁电等性能最优:d33=265pC/N,Qm=109,kp=0.34,tanδ=0.026,Pr=22.4μC/cm^2,Ec=1.37kV/mm,并且具有较高的居里温度(253℃);Fe2O3掺杂则可以明显提高陶瓷应变,促进晶粒长大,提高Qm、d33和室温下εr,降低室温下介电损耗;ZnO掺杂会降低压电陶瓷介电损耗,提高损耗的温度稳定性;掺杂Ag2O后会使陶瓷烧结温度提高。

铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制备技术的比较研究

铌酸钠钾(KNN)基无铅压电陶瓷是目前世界范围内压电铁电材料研究的热点。要是KNN基无铅压电陶瓷得到实际应用,除需开展材料的配方设计研究外,需要针对铌酸盐压电陶瓷的制备技术开展研究,还需要针对该体系陶瓷完成从实验室的试验研究到企业生产的中试技术研究。本文根据在压电铁电材料与器件生产单位开展KNN基无铅压电陶瓷采用的具体两个配方,结合材料在实验中遇到的相关技术难题,对比传统铅基压电陶瓷材料的制备工艺,对KNN基无铅压电陶瓷的制备技术中各工艺(包括称料、混合、预烧、成型、烧结)开展了比较研究,提出了对相关工艺技术进行改进的建议。

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3基无铅压电陶瓷的应用研究

随着人类社会可持续发展战略的全面实施,(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷以其优越的压电性能和较高的居里温度受到人们的广泛关注。本文分析并评述了其国内外的应用近况,尽管(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷取得了较大的进展,但总体上还不能与铅基体系相媲美。因此,(K,Na)NbO3基体系的性能和应用要达到铅基压电陶瓷的水平,还需进行大量的研发工作。

(K,Na)NbO_3基无铅压电陶瓷及其应用研究进展

随着人类社会可持续发展战略的全面实施,(K,Na)NbO_3基无铅压电陶瓷以其优越的压电性能和较高的居里温度受到人们的广泛关注。分析并评述了其国内外的研究及应用近况,(K,Na)NbO_3基无铅压电陶瓷在改性方面取得了较大的进展,但总体上还不能与铅基体系相媲美。因此,(K,Na)NO_3基体系的性能和应用要达到铅基压电陶瓷的水平还需进行大量的研发工作。

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。

KNN基无铅陶瓷性能影响因素分析及其研究趋势

KNN基无铅压电陶瓷的研究和开发已取得了很大的进展,研发出一些优异性能的KNN基无铅压电陶瓷体系,虽与铅基陶瓷相比还有很多不足,但其优异的性能和环保等方面的特点使其具有广阔的开发和应用前景。笔者分析了KNN基无铅陶瓷的影响因素,并指出了未来的研究趋势。

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。