PZT／Ag功能复合材料的介电常数异常

以PZT和纯Ag粉末为原料,在1200℃下用普通粉末烧结工艺制备了PZT／Ag复合材料．尽管烧结温度超过了Ag的熔点,Ag粉末并未氧化,也未与PZT相中的Pb发生反应形成合金,而是以单质Ag的形式弥散分布在PZT基体中,并且PZT／Ag界面结合良好, 同时发现有微量的Ag替代Pb进入了PZT的晶格位置．在0-15vol％Ag成分范围内研究了 PZT／Ag功能复合材料的介电性能,发现其介电常数εr随Ag含量的变化表现为先降后升(临界成分点:1vol％Ag)的趋势,并不符合用于预测介电体中添加导电第二相引起介电常数增加的经典Maxwell方程．在钙钛矿结构A位离子取代和渗流效应的理论基础上解释了上述介电常数的异常变化,认为是由于在低成分范围内,Ag+取代Pb2+降低介电常数εr并起主导作用;随着Ag含量的增加,Ag第二相颗粒之间建立的有效介电场增加了介电常数并逐渐起主导作用．

PZT铁电薄膜的制备及电学性能研究

使用硝酸锆作锆源的溶胶－凝胶方法制备ＰＺＴ铁电薄膜。他们的电学性能被测试包括电滞回线，电流Ｉ（ｔ）特性，漏电流，矫顽场疲劳和老化。测到的ＰＺＴ薄膜剩余极化８．２μＣ／ｃｍ~２，矫顽场６８ｋＶ／ｃｍ．簿膜的寿命可超过１０^（１１）周期。

PZT压电陶瓷制备中的几个问题

影响PZT压电陶瓷质量的主要因素有粉体团聚、化学计量及老化等。本文对这些问题产生的原因,解决这些问题所进行的研究以及采取的措施进行了论述,并对PZT压电陶瓷的发展提出了几点建议。

不同m(Zr)/m(Ti)及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr) /m(Ti)配比为 30 / 70、5 3/ 4 7、70 / 30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式 ,在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜 .比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况 ,所需的热处理温度及铁电特性 .研究表明 :靶材的配比靠近 30 / 70时较容易获得钙钛矿结构 ;用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度 ;用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性 .

冲击压力和温度老化对PZT95/5铁电陶瓷放电的影响

利用轻气炮作为冲击波加载手段,分别在高冲击压力1.81,3.20和4.18GPa下,研究了低温老化、高温老化和未老化的自制PZT95/5铁电陶瓷的短路放电i-t曲线。结果显示:由于气孔洞塌缩的影响,1.81GPa时i-t曲线存在上升沿和下降沿;3.20GPa时i-t曲线与理论设想的方波基本吻合;4.18Gpa时,由于超过了PZT95/5铁电陶瓷的Hugoniot弹性极限,i-t曲线与理论设想的方波有较大差别;温度老化对其性能有一定的影响,特别是高温老化。

锆钛酸铅压电陶瓷元件高温老化行为及其微观机制

长时高温作用会显著加速压电陶瓷元件电学性能的退化,极大地影响压电元件使用寿命。本工作在85、125和150℃下对PZT压电陶瓷元件进行长时老化处理,研究并分析了高温老化过程中PZT陶瓷元件电学性能退化规律及其微观机制。压电常数与介电常数随老化周期延长均退化明显,初期退化速率较慢,后期退化加快并逐渐趋于稳定,介电常数和压电常数退化均符合Boltzmann变化规律。85℃和125℃下老化49 d时,元件介电常数退化率达到最大,分别为31.01%和36.48%;压电常数退化率达到最大,分别为11.57%和19.02%。PZT压电元件介电性能退化主要由表面Ag电极内结构退化、Ag/PZT界面弱化及PZT陶瓷退极化三方面所贡献,其中界面弱化和陶瓷退极化占主导。长时高温作用促使Ag电极逐渐缓慢氧化生成Ag2S,晶粒收缩产生大量孔洞,导致Ag电极致密度下降和Ag/PZT界面分层,降低了Ag/PZT的电容率;此外,长时高温作用加速了PZT陶瓷电畴转向无序状态,促进氧空位位移钉扎电畴壁,导致了PZT压电元件介电性能退化。

高品质高稳定性压电陶瓷的发展与展望

简要地回顾了近１０多年来压电陶瓷材料在高品质、高稳定性方面的发展概况、研究水平及最新进展。归纳了此类压电材料发展的几条途径，展望了压电材料继续发展的前景。