0-3型铌镁锆钛酸铅/环氧树脂复合材料的介电和阻尼性能

采用树脂浇注成型法制备了0-3型铌镁锆钛酸铅(PMN)/环氧树脂(EP)复合材料,并用差示扫描量热仪(DSC)研究了PMN对环氧树脂固化性能的影响。介电性能研究表明,随着PMN质量分数的增加,介电常数和介电损耗都呈非线性增大;在小于105Hz频率范围内,介电常数随频率增大迅速降低,这主要是受复合材料界面极化影响,频率较高时,介电常数变化较小,表现出较好的频率稳定性;在测试频率范围内,介电损耗随频率的升高略有降低,但变化幅度很小。动态热机械分析(DMA)表明,复合材料的储能模量随PMN含量的增加而增大,损耗模量和阻尼损耗因子的峰值及阻尼温域受PMN含量的影响较大,当PMN含量为87.24 wt%时在90℃附近观察到新的阻尼损耗因子峰出现,且该峰对应的温度不随频率的改变而移动,该阻尼损耗因子峰可能为复合材料的介电损耗耗能所致。

陶瓷粒径对PMN/EP复合材料结构与性能的影响

以压电陶瓷铌镁锆钛酸铅(PMN)为功能相、环氧树脂(EP)为基体,采用树脂浇注成型方法制备了PMN/EP复合材料,研究了陶瓷粒径大小对复合材料结构与性能的影响。扫描电镜(SEM)分析表明,用大颗粒的粉料B(74μm～100μm)制备的复合材料中PMN颗粒之间出现"头碰头"或"肩并肩"的连接方式;而用粒径较小的粉料E(7μm～35μm)制备的复合材料,大部分以0-3型结构均匀分散在环氧树脂基体中。力学分析表明,随粒径的减小,PMN/EP复合材料的弯曲强度增大。随陶瓷颗粒粒径减小,复合材料的损耗因子最大值tanδmax增大;粉料E制备的复合材料具有较高的损耗因子,其tanδmax最大为0.724;随陶瓷颗粒继续减小,tanδmax有所降低,但阻尼温域拓宽,损耗面积TA相应增大。

压电陶瓷变压器材料PMMN-PZT的研究

研究了一种四元系压电陶瓷变压器材料PMMN -PZT。XRD分析证明 ,采用二步法预合成的PMMN -PZT粉料不如一步法 ;SEM分析进一步证实了一步法预合成的粉料能制成性能更好的陶瓷样品。造粒工艺对陶瓷样品的显微结构和压电性能也有重要的影响。最后制得了性能较好的PMMN -PZT压电陶瓷材料 ,其Kp=0 .5 18,Qm=3887,tanδ =0 .71% ,εT3 3 /ε0 =70 1,d3 3 =2 0 3。

铌镁酸钡缓冲层对锆钛酸铅薄膜漏电流的抑制

将铌镁酸钡(Ba(Mg1/3Nb2/3)O3,BMN)作为缓冲层,通过溶胶-凝胶法制备了锆钛酸铅(Pb(Zr0.52Ti0.48)O3,PZT)铁电薄膜。探究BMN缓冲层对PZT铁电薄膜介电、铁电性能影响。研究发现:BMN缓冲层不仅可以改善PZT薄膜晶化生长,同时阻碍了PZT与Pt的互扩散而降低了漏电流。由于对漏电流的抑制作用,适当厚度BMN缓冲层的引入可改善PZT的铁电性能,但随着缓冲层厚度的增加,由于其分压作用,复合膜铁电性减弱。当厚度为10nm时,薄膜的综合性能最好:介电常数εr=1612.03,介电损耗tanδ=0.024,剩余极化值Pr=31.65μC/cm^2,矫顽场Ec=71.5kV/cm,漏电流密度J=4.4×10^-6A/cm^2。

PZT(Mn,W)和PZT(Mg,W)系统铁电陶瓷材料相变的热物性研究

用日本ＴＬＰ１８型激光热常数仪（闪光法）和电学法对ＰＺＴ（Ｍｎ，Ｗ）、ＰＺＴ（Ｍｇ，Ｗ）两个系统铁电陶瓷材料相变规律进行了热物性研究。并对二种方法研究相变的特点进行了对比分析。

钽镁酸钡缓冲层对锆钛酸铅铁电薄膜性能的影响

采用溶胶–凝胶工艺在Pt/Ti/Si O2/Si基片上,通过引入钽镁酸钡[Ba(Mg1/3Ta2/3)O3,BMT]缓冲层,制备了锆钛酸铅[Pb(Zr0.52Ti0.48)O3,PZT]铁电薄膜。研究了BMT缓冲层对PZT铁电薄膜结晶和性能的影响。结果表明:引入BMT缓冲层利于PZT薄膜的生长;PZT薄膜具有钙钛矿结构,且没有裂纹、结晶良好、致密性好;缓冲层的厚度对PZT铁电薄膜的微观结构和铁电性能有重要影响。随BMT缓冲层厚度增加,PZT晶粒增大,介电损耗tanδ逐渐减少,介电常数εr和剩余极化强度Pr先增大后减少,矫顽场Ec先减少后增大。当BMT缓冲层厚约为10 nm时,PZT薄膜具有最优的铁电性能:εr=1 850,Pr=20.2μC/cm2,Ec=43.9 k V/mm。这与BMT与PZT具有相似的晶格常数、较小的晶格失配度和相近的禁带宽度有关。

xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(1–x)Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3压电陶瓷的准同型相界与介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备组成在准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近的xPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(PMN-PZT,x=0.125,0.15,0.175,0.2,0.225,0.25,摩尔分数)压电陶瓷。X射线衍射和Raman光谱分析表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,未探测到其他杂相;随PMN含量的增加,PMN-PZT压电陶瓷的相结构从四方相逐渐向菱方相转变,该体系的MPB组成在x=0.2附近,而且其相结构为四方相与菱方相共存。陶瓷断口的扫描电镜观察表明:陶瓷的晶粒尺寸约1～3μm。陶瓷的介电温谱表明:x=0.2,陶瓷的Curie温度为308.8℃,峰值介电常数约为16380,室温压电常数为351pC/N;陶瓷的Curie温度随PMN含量增加线性下降。