用于能量收集器的PMnN-PZT压电陶瓷

试验采用固相合成法,通过Li_(2)CO_(3)掺杂,制得高能量密度的Pb_(0.95)Sr_(0.05)[(Mn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.04)(Zr_(0.52)Ti_(0.48))0.96]O_(3)+0.25wt%CeO_(2)+0.50wt%Yb_(2)O_(3)+0.15wt%Fe_(2)O_(3)三元系压电陶瓷材料。研究分析了掺杂不同质量分数的Li_(2)CO_(3)对PMnNPZT压电陶瓷材料的压电性能、介电性能、相组成及其微观结构的影响。结果显示:当掺杂量为0.1 wt%,烧成温度为1050℃时,材料结构致密,晶粒均匀,材料的压电和介电性能:d 33=340 pC/N,K_(p)=0.60,ε_(r)=725,tanδ=0.23%,Q_(m)=670,g_(33)=53.0×10^(-3)V·(m·N)^(-1),机电转化效率d_(33)·g_(33)为18016.8×10^(-15)m^(2)/N,满足能量收集器用压电陶瓷元件需要。

BiFeO_3对0.02PNW-0.07PMnN-0.91PZT低温烧结陶瓷微观结构和压电性能的影响

研究了BiFeO3对950℃烧结Pb0.94Sr0.06(Ni1/2W1/2)0.02(Mn1/3Nb2/3)0.07(Zr0.51Ti0.49)0.91O3(0.02PNW-0.07PMnN-0.91PZT)陶瓷微观结构和压电性能的影响。结果表明:少量BiFeO3可加速致密化过程、促进晶粒长大,并导致准同型相界(MPB)向富Ti区移动和晶胞收缩;过量BiFeO3对晶粒长大起到抑制作用,并在晶界处引入较多气孔。微观结构的变化使性能曲线表现出转折点,最优的压电性能在10mol%BiFeO3处获得。

PZT/LaNiO_3/MgO多层结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在MgO衬底上沉积制备LaNiO3(LNO)薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到(110)取向、晶化完全的PZT薄膜。在5 V测试电压下发现650℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,介电常数(rε,)和损耗(tanδ)分别达570和0.05,漏电流在10-9A量级,电滞回线完全饱和且形状对称,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为35.8μC/cm2和76.3 kV/cm。

PZT/LaNiO_3/LaAlO_3结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了PZT铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到(100)取向、晶化完全的PZT薄膜,而性能测试表明,600℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,电滞回线完全饱和而且形状对称,剩余极化和矫顽场分别为28.3μC/cm2和54.1 kV/cm。

新型Sol-Gel技术制备0-3型PZT厚膜材料研究

介绍了以硝酸锆、钛酸丁酯、乙酸铅为原料 ,去离子水、乙二醇乙醚为溶剂 ,采用新型Sol Gel技术 ,即将PZT陶瓷粉末分散于PZTSol中 ,形成均匀、稳定的厚膜材料先体溶液 ,再制备厚膜的方法 ,成功地制备出 2～ 5 0 μm厚的新型 0 3型PZT厚膜材料 .XRD谱分析显示 ,PZT厚膜呈现出纯钙钛矿相结构 ,无焦绿石相存在 .SEM电镜照片显示 ,PZT厚膜均匀一致 ,无裂纹、高致密 .介电性能测试结果表明 ,PZT厚膜具有优良的介电性能 .当测试频率为 1kHz ,温度为 15℃时 ,介电常数约为 860 ,介电损耗为 0 .0

Sr(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3缓冲层厚度对PZT薄膜结晶及性能的影响

采用sol-gel法制备了具有Sr(Zr0.1Ti0.9)O3缓冲层的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜,研究了缓冲层厚度对样品结晶和性能的影响。结果表明,较薄缓冲层会诱导PZT薄膜的(111)择优取向,添加单层缓冲层(约20nm)使其(111)取向度提高到90%;较厚缓冲层会抑制PZT薄膜的(111)择优取向,添加四层缓冲层(约80nm)使其(111)取向度降低到9%;缓冲层厚度对样品电性能有显著影响,其剩余极化强度由无缓冲层时的26.8×10–6C/cm2增加到缓冲层厚度约为20nm时的38.8×10–6C/cm2。

Bi_2O_3掺杂对NiCuZn/PZT复合材料电磁性能的影响

先采用sol-gel法制得Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉料,再采用固相反应法制备NiCuZn/PZT铁氧体/陶瓷复合材料。研究了低温烧结助剂Bi2O3掺杂对复合材料显微结构和电磁性能的影响。当w(Bi2O3)为2.5%时,NiCuZn与PZT的质量比为7:3和6:4的两种复合材料在900℃下均可实现低温烧结,其烧结体密度均大于5g/cm3。其中,7:3的μ′达到27,ε′大于34;6:4的μ′达到16,ε′大于50,均有望制作成不同性能指标的电感、电容双功能材料。

宽带低阻抗PZT(3-3)超声换能器的研制

本换能器采用谐振频率为1.02MHz的夹心复合材料压电片.主要研究了前匹配层、匹配电感对换能器带宽及灵敏度的影响.采用单匹配层使换能器比单片时带宽增加2.3倍,灵敏度提高2.1倍;调谐电感的加入使灵敏度又提高39％,但带宽减少40％。利用后背衬、前匹配层制做的换能器带宽为0.7个倍频程,时域脉冲响应为1.5个周期.文中介绍了换能器的结构和制做工艺,给出了理论分析与实验结果的对比.预计这种换能器将广泛应用于医学和超声检测领域中.

0-3法制备PZT厚膜及其性能研究

采用0-3复合法制备PZT(Pb Zr0.52Ti0.48O3)厚膜,通过陈化、静置、去除沉淀颗粒、浓缩等方法改良了浆料配制工艺,大大改善了厚膜的表面粗糙度,制备出适于微压电换能器使用的PZT厚膜。采用单层退火的方式对厚膜进行了结晶热处理,研究了不同结晶温度对厚膜性能的影响。结果表明:改良的浆料配制工艺,明显降低了厚膜的表面粗糙度,大大改善了表面形貌;随着热处理温度的升高,厚膜的晶粒尺寸变大,剩余极化变大,矫顽场变小,粗糙度有增大的趋势;当结晶温度为700℃时,剩余极化达到15μC/cm2,矫顽场为30.5 k V/cm。

WO_3掺杂PMS-PNN-PZT压电陶瓷的压电性能的研究

用固相反应法制备了掺杂WO3的PMS-PNN-PZT压电陶瓷,研究了WO3对PMS-PNN-PZT陶瓷的相结构与压电性能的影响。WO3的加入促进了PMS-PNN-PZT压电陶瓷的烧结致密化。掺杂0.5wt%时,在1100℃下烧结具有最佳压电性能:d33=381p C.N-1,Qm=1040,Kp=0.53,rε=1448,tanδ=0.0052。

PZT基复合材料的3D打印制备及其柔性传感性能研究

为提高柔性可穿戴传感器的电信号输出能力,设计并制备了以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,锆钛酸铅(PZT)为压电相的0-3型压电复合材料。探究了不同固相含量对浆料流变性能的影响。结果表明,浆料的粘度与剪切模量随银修饰PZT质量分数(w(PZT))的增加而增加,w(PZT)=38%时浆料屈服点为398.1 Pa,具有最优的可打印性。在电信号测试中,经银修饰样品最大电压峰-峰可达20.54 V,约为未经银修饰样品最大电压峰-峰值的5倍。弯曲测试中,在长度之差ΔL=7 cm时,样品电压峰-峰值为55 mV,证明样品具备柔性传感性能。

高取向PZT厚膜的0-3复合法制备

采用 0 3复合法 ,在Pt/Ti/SiO2 /Si衬底上成功制备了单层厚度 0 .9μm ,总厚度 10 μm ,并且无裂纹的Pb(Zr0 .53,Ti0 .4 7)O3铁电薄膜。溶液中粉体的存在减小了加热时的体积收缩 ,降低了制备过程中膜内部产生的应力 ,从而使得单层厚度可达 0 .9μm ,防止了薄膜开裂。X射线衍射分析表明薄膜为单一钙钛矿相结构且结晶状态良好 ,采用已烧结的粉末时 ,薄膜呈〈110〉取向 ;扫描电子显微镜分析表明 ,薄膜表面无裂纹 ;介电性能测试结果显示 ,其相对介电常数可高达 115 0。为了研究粉末的状态和薄膜取向之间的关系 ,将未经烧结的未结晶的PZT粉末加入前驱溶液中 ,在相同的制备条件下 ,可得沿〈10

具有良好温度稳定性的1-3型PZT/epoxy压电复合材料

1-3型压电复合材料是一类人工合成、可实现超声换能的重要功能材料。在实际应用中,压电性能的温度稳定性往往是一项重要的技术指标,但相关的文献报道较少。因此,有必要对1-3型压电复合材料的温度稳定性开展研究。选用一种优质的商品化PZT-43陶瓷,以改进的切割填充技术制备1-3型PZT/epoxy压电复合材料,考察了其室温机电耦合性能和压电温度稳定性。结果显示,该复合材料性能均衡,其机电耦合系数kt为0.65、介电损耗tanδ为0.019、压电电压系数g33为46×10^(-3) Vm/N、声阻抗Z为15.5 Mrayl。在-30℃~100℃的常用温度范围内,△kt≤±3%,kt比较稳定。研究表明,选择合适的PZT陶瓷是获得优异1-3型压电复合材料的前提。

高d_（33）·g_（33）值PZT压电陶瓷材料中Sb_2O_3掺杂的作用

Ｓｂ２Ｏ３对Ｐｂ（Ｚｒ０．５４Ｔｉ０．４６）Ｏ３的掺杂改性具有调整材料四方度（ｃ／ａ）的作用．实验表明，Ｓｂ２Ｏ３的适量添加可使材料四方度的调整达到一个较佳值，从而得到ｄ３３＝５７０×１０－１２Ｃ／Ｎ、ｇ３３＝３２×１０－３Ｖｍ／Ｎ的高压电活性的材料组成．

0-3型PZT/PVDF压电复合材料压电性能研究

以PZT和PVDF为原料,采用热压和冷压两种工艺制备了0-3型压电复合材料,其中PZT陶瓷粉末由sol-gel法制得。研究了不同因素对复合材料压电和介电性能的影响。实验结果表明在相同成型压力下,PZT体积含量为70%时,热压和冷压工艺制备的复合材料d33分别为41和24,相差达到17,而ε相差最大值达到32.4。

PZT基陶瓷纤维性能对1-3复合材料性能影响

采用塑性聚合物方法制备了高可塑性、高密度和高生坯强度的PZT5、PMnS、PBS陶瓷纤维，通过排列浇注法制备了1-3复合材料，研究了不同组成陶瓷纤维对复合材料性能的影响。结果表明，复合材料的介电常数、声阻抗和品质因数均比相应的陶瓷性能小了一个数量级，压电应变常数d33和平面机电藕合系数kp不同程度降低，但是压电电压常数g33和厚度机电藕合系数反大幅度增加，使得1-3复合材料的各相异性明显增强，复合材料的性能变化规律同压电纤维性能的变化规律相同，因此可通过改变纤维相性能而改善复合材料的性能。

BiAlO_(3)掺杂PZT陶瓷的高压电性能和低电场应变滞后

铅基压电陶瓷因其优异的压电性能,被广泛应用于压电器件。其中,压电驱动器要求压电陶瓷具有较高压电性能并且在电场下具有较高的电致应变和较小的应变滞后。本研究通过施主-受主共掺,得到高压电性能和低电场应变滞后的PZT陶瓷。采用传统固相反应法制备了(1-x)(Pb_(0.95)Sr_(0.05))(Zr_(53)Ti_(47))O_(3)-x BiAlO_(3)+0.2%MnO_(2)陶瓷(掺杂量为质量百分数),并对其微观结构和压电性能进行了研究。结果表明:BiAlO_(3)掺杂量较少时,陶瓷中缺陷偶极子的“钉扎”效应使得陶瓷畴壁转动困难,陶瓷压电性能较弱,应变滞后也较小。随BiAlO_(3)掺杂量增加,缺陷偶极子“钉扎”效应减弱,陶瓷的压电性能和应变滞后随之提高。本实验得到的性能最优组分为x=1.75%,该组份陶瓷的压电系数d_(33)=504 p C/N,机电耦合系数k_(p)=0.71,机械品质因数Q_(m)=281,居里温度T_(C)=312℃,在10k V/cm电场下的应变滞后仅为15%,并且还具有较好的温度稳定性,是一种具有应用价值的压电驱动器用压电陶瓷材料。

LiF/Li2CO3对PZT陶瓷低温烧结及压电性能的影响

采用固相合成法制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3+x%LiF(PZT+x%LiF)及Pb(Zr0.52Ti0.48)O3+y%Li2CO3(PZT+y%Li2CO3)(x、y为质量分数)压电陶瓷,研究了x、y不同对PZT压电陶瓷烧结性、晶体结构、微观形貌及压电性能的影响。随着x、y的增加,PZT压电陶瓷的四方相晶胞比(c/a)均下降,但在x=y时,与PZT+y%Li2CO3相比,PZT+x%LiF的c/a较小,居里温度基本不变,PZT+x%LiF及PZT+y%Li2CO3的压电性能小幅提升后下降,且在x=y=0.2时,其压电性能均取得最佳。结果表明,掺杂LiF、Li2CO3均能促进低温烧结,提高致密度;在1100℃烧结温度下,PZT+y%Li2CO3样品性能较优,且低温烧结效果更好。但在掺杂量较大时,LiF对性能的恶化较小。

Ba2+和La3+共掺杂对PZN-PNN-PSN-PZT五元系压电陶瓷性能的影响

采用固相烧结法制备了Ba^2+和La^3+共掺杂的PZN-PNN-PSN-PZT五元系压电陶瓷。通过XRD、SEM研究了组分的微观结构,并研究了不同Ba^2+和La^3+共掺杂量对组分的密度及压电介电性能的影响。研究表明:组分的相结构均为单一的ABO3型钙钛矿结构;当x≤0.025时,组分的密度变化不大,x>0.025时,密度略有下降;不同量的Ba^2+、La^3+共掺杂到组分中,所有陶瓷样品存在特征双峰和准同型相界。在x=0.025处,陶瓷的特征双峰逐渐向中间靠拢,说明该处的准同型相界结构最为稳定;当x=0.025时,陶瓷的压电介电性能获得最优,即:εr=6327、d33=911pC/N、Kp=0.78、tanδ=2.94%、Qm=25。

基于PZT薄膜的高频压电式微机械超声换能器的仿真与制备

压电式微机械超声换能器(PMUT)是当前生物医学超声成像领域的研究热点.锆钛酸铅(PbZrO_(3)-PbTiO_(3),PZT)压电薄膜是近年来微机械超声换能器使用的核心压电材料.基于PZT压电薄膜,使用有限元软件COMSOL Multiphysics创建了三维有限元仿真模型,并在(0,1)模态下研究了压电薄膜结构的几何参数,其谐振频率达到222.12 MHz,有效机电耦合系数(keff)为5.13%.采用光刻和刻蚀方法制备了PZT压电薄膜的PMUT单元原型器件.该器件的空腔结构完整,谐振频率在(0,1)模态下为25.87 MHz,仿真与测试结果相似,振动模态较纯,振动位移性能较好.研究结果表明:采用PZT压电薄膜的PMUT在高分辨率、高频医学超声成像中具有较好的应用前景.