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。

NBT基无铅压电陶瓷滤波器

主要研究了用改性的(NaBi)_(0.5) TiO_3(NBT)基无铅压电材料制作的压电陶瓷滤波器。在研究过程中出现很多不同于以往的情况,这些一方面是由于NBT基材料与传统PZT基材料的介电性能有较大差异造成的,另一方面说明NBT基材料的压电性能较PZT基材料还有进一步提高的必要。

NBT基陶瓷的储能性能调控研究进展

综述了NBT基铁电陶瓷弛豫特性增强途径及结构设计调控储能性能方法。首先介绍了NBT的晶体结构及其相变,其次详细阐述了增强NBT陶瓷弛豫性和储能性能调控方法,最后对NBT基弛豫铁电材料未来的方向和发展提出了见解。

(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.

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.

(Na_(1/2)2Bi_(1/2))TiO_3(NBT)无铅压电陶瓷的研究进展

对(Nal_(1/2)Bi_(1/2))TiO_3基无铅压电陶瓷的研究现状进行了综述。着重概括了通过元素替代/掺杂手段对NBT 陶瓷性能的影响规律。该系统陶瓷具有的强铁电性质与 Bi^(3+)密切相关;材料压电性能可通过改性技术进行调节:如通过加入第二组元化合物降低其矫顽场而提高 NBT 基陶瓷压电性能。总结了(Na_(1/2)Bi_(1/2)TiO_3基无铅压电陶瓷组成的研究思路和方向。

新型无铅压电陶瓷NBT-NBSN的研究

采用传统陶瓷制备方法，制备出一种钙钛矿结构无铅新压电陶瓷材料（1-x）（Na1/2Bi1/2）TiO3-x（Na1/2Bi1／2）（Sb1／2Nb1／2）O3（T=0～1．4％，摩尔分数）。研究了（Na1/22Bi1/2）TiO3（NBT）陶瓷B位复合离子（Sb1／2Nb1／2）^4＋取代对介电和压电性能的影响。X射线衍射分析表明，所研究的组成均能形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，不同频率下陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有明显的弛豫铁电体特征。检测了不同组成陶瓷的压电性能，发现材料的压电常数d33、厚度机电耦合系数kl和介电常数εr随着x值的增加先增加后降低，在x=0．8％时，陶瓷的d33=97pC／N，kr=0．50，为所研究组成中的最大值，介电损耗tan δ则随x值的增加而增加。

(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。

无铅压电陶瓷钛酸铋钠(NBT)的掺杂改性研究

在无铅压电陶瓷(Na_0.5Bi_0.5)TiO_3(NBT)中加入BaTiO_3(BT)及微量Sb_2O_3,对其进行掺杂改性研究.通过研究不同加入量对NBT性能的影响,得到了较佳性能的材料配方为(Na_0.5Bi_0.5)_0.92Ba_0.08TiO_3+ySb_2O_3(量分数Y=0.0005％).

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。

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。

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。

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。

无铅压电陶瓷的研究进展

压电陶瓷已被广泛应用于航空航天、舰艇声纳、高速列车、汽车、精密仪器控制、移动通讯、办公及家用电子产品等领域,在全球已经形成了每年近百亿美元的巨大市场。然而,目前压电产业主力产品为对人体及环境有害的锆钛酸铅(PZT)陶瓷。随着国际上对电子产品中使用含铅等有害材料的限制愈来愈严格,拥有巨大市场的压电陶瓷的无铅化已成为摆在全球面前的紧迫任务。准同相界(MPB)是获得高压电性能的关键所在,现已开展了大量的研究工作,旨在揭示MPB的物理本质并基于MPB原理获得具有大压电效应及电致应变的环境友好型压电陶瓷。综述了3类性能最优的无铅压电材料体系:钛酸钡基(BT)、铌酸钾钠基(KNN)和钛酸铋钠基(BNT)陶瓷,包括近年来在压电理论及实验方面的代表性研究进展。

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。

烧结温度对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3无铅压电陶瓷结构和电学性能的影响研究

采用固相反应法成功制备出具有ABO_3型钙钛矿结构的锆钛钡钙(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3无铅压电陶瓷,研究了粉体预烧温度和陶瓷片烧结温度对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷结构和电学性能的影响。结果表明:当预烧温度为1200oC、烧结温度为1400oC可获得具有优异电学性能的(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3无铅压电陶瓷,其电学性能分别为居里温度Tc=97℃,最大介电常数εmax=14920,剩余极化强度为Pr=9.96μC/cm2,矫顽场Ec=7.20 k V/cm,压电常数d33=543 p C/N,机电耦合系数kp=52%,其高的电学性能可以和铅基压电材料相媲美,表明(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷有望实现压电陶瓷的无铅化应用。

四方相Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-BaTiO_3无铅压电陶瓷的研究

采用电子陶瓷法制备出(1-x)Bi1/2Na1/2TiO3-xBaTiO3(简写BNBT)无铅压电陶瓷,其中x=0.08,0.1,0.2,0.3,0.4。XRD分析结果表明所制备的样品都生成了纯的钙钛矿结构,并且都为四方相。同时利用电子探针显微镜(EPM)分析技术,研究了BNBT压电陶瓷的形貌。并通过测量样品的压电介电常数,发现所研究的样品的机械品质因数(Qm)在56-74之间,平面机电耦合系数(kp)在0.16左右,频率常数(NФ)在3000左右,并且随着x的增大相对介电常数εT33/ε0逐渐变小;介质损耗tanδ先减小后增大,当x=0.20时出现最小值tanδmin=0.03018;而压电常数d33则先增加后减小,在x=0.10时有最大值d33max=138。从综合性能来看,当x=0.20时性能最好,εT33/ε0=881,tanδ=0.03018,d33=115。