弛豫铁电陶瓷电致应变温度稳定性的研究进展

简要综述了提高弛豫铁电陶瓷电致应变温度稳定性方法的研究现状和存在的问题，并对进一步深入研究提出了看法。

铌锌酸铅基陶瓷的电致伸缩特性与极化机制

系统地测试了铌锌酸铅基系列陶瓷PZN－BT－PT（85－10－5，80－10－10，75－10－15）的电致伸缩应变、电滞回线和介电性能研究了它们的电诱应变同极化强度关果结合介电温谱的结果，阐明铁电体微畴、宏畴对铁电陶瓷电致伸缩特性的作用．发现铁电微畴在交流小信号测量中所表现的介电弛豫特征在强场测量中消失。

温度对无铅换能器陶瓷BNT-7BT铁电性的影响

传统换能器材料——PZT95/5铁电陶瓷中的铅元素对环境污染大,且其电致应变(S)和压电系数(d33)较小,因此限制了换能器的输出功率。该文从保护环境和优化换能器性能的角度出发,研制出位于准同型相界处的无铅铁电陶瓷0.93Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.07BaTiO_3(BNT-7BT),测试了其晶体结构和介电温谱曲线,并得到了温度对该陶瓷电滞回线及电致应变曲线的影响。实验结果表明,钙钛矿结构的无铅铁电陶瓷BNT-7BT在152℃处发生铁电→反铁电相变,且其具有较大的电致应变量(室温下S≈2.92‰)和较高的压电系数(d33=152pC/N)。

LaFeO_(3)固溶取代对BCZT铁电陶瓷电致伸缩性能影响研究

以(Ba0.856Ca0.144)(Ti0.896Zr0.104)O_(3)(BCZT)为载体,通过LaFeO3固溶取代来对BCZT的相结构和弛豫程度进行调控。系统地研究了组成变化对微观结构、介电、压电、铁电和电致伸缩特性的影响。结果显示在(Ba0.856Ca0.144-xLax)(Ti0.896-xFexZr0.104)O3陶瓷中,随着LaFeO_(3)含量的增加,相结构逐渐由铁电四方相转变为立方相,介电常数随着Tm的降低逐渐增加,弛豫程度逐渐增大。在x=0.0275时居里温度Tm降至室温以下,应变曲线由正常的蝴蝶形双极应变逐渐转变为无滞后类线性的电致伸缩应变,同时电致伸缩系数Q33逐渐下降。在x=0.0275时获得了无滞后的电致伸缩应变(S=0.026%,Q33=0.03 m4/C2),显示出BCZT在高精度陶瓷驱动器应用中的良好潜力。

准同型相界附近(0.99–x)BNT–xBKT–0.01KNN结构与电性能关系

研究了三方、四方共存[即准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)]附近(0.99–x)Bi0.5Na0.5TiO3–xBi0.5K0.5TiO3–0.01K0.5Na0.5NbO3[(0.99–x)BNT–xBKT–0.01KNN,x=0.16～0.23]无铅压电陶瓷的电学性能与其结构之间的变化关系。X射线衍射分析表明,随着x的增大,陶瓷材料相结构由三方相转变为四方相。当x=0.20时,(111)和(200)面衍射峰均形成劈裂峰,标志着该组分的相结构由三方–四方相共同组成,形成MPB区。样品的介电温谱表明,铁电–反铁电转变温度(Td)随着x的增大而减小,但Curie点(TC)并未明显变化。电致应变(S)随着x的增大,呈现先增加后减小的趋势,并在x=0.20时得最大值0.46%,此时动态压电系数约为575 pm/V。电滞回线显示,陶瓷样品的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec都随着x的增大而减小,分别由41.5μC/cm2降为15.2μC/cm2和由46.5kV/cm降为15.0kV/cm,并伴随着电滞回线由扁平到束腰的形状变化,呈现从铁电相特性到反铁电相特性的转变过程。