(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷材料的研究进展

综述了国内外关于(Na0.5Bi0.5)TiO3(简称BNT)基无铅压电陶瓷材料的发展进程及研究现状,着重介绍了BNT基无铅压电陶瓷的制备工艺和掺杂改性,并对其发展趋势进行了展望.     

(Bi0.5 Na0.5)TiO3-BaTiO3系陶瓷的介电弛豫性能

采用传统压电陶瓷固相合成法制得了纯钙钛矿相的(1-x)(Bi0 5Na0.5)TiO3-xBaTiO3(J=0．02,0．04,0．06,0．08,0．10)(简写作BNBT)系无铅压电陶瓷研究了1kHz条件下室温到400℃的温度范围内BNBT试样的介电温谱以及3种不同频率下(1、10、100kHz)BNBT-6试样的介电温谱,发现材料在研究组成范围内均为弛豫型铁电体。采用HRTEM研究了该系统的畴结构,表明BNBT钙钛矿结构铁电体的介电性能与复合离子的有序无序排列密切相关,纳米尺度有序微畴对介电弛豫起着重要作用。     

Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

综述了国内外关于Bi0.5Na0.5TiO3(记为BNT)基无铅压电陶瓷材料的最新研究进展。着重介绍了BNT基无铅压电陶瓷的新制备工艺,掺杂改性对该陶瓷体系压电性能的影响及目前其压电性能改进的研究成果,并对其发展趋势做了展望。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷制备及性能

研究了不同烧结制度下的NBBT6陶瓷的致密度、介电和压电性能.870℃左右预烧,可以得到致密且压电和介电性能较好的陶瓷(d33=107 pC/N.∈r=750,tanδ为3.23%).通过相应的粒度分析可知,提高预烧温度对粒度的影响不太大,但可用于湿法制备工艺中的原材料制备,解决湿法工艺中材料易被极性水分子解离而影响材料组分的问题.加入少量的BaTiO3到NBT中形成NBT-BT的固溶体,通过对压电介电性能及XRD的分析可知.当质量分数x=0.06时.(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3晶体结构出现由三方相到四方相的转变,此时的性能达到最大值(d33=114 pC/N,∈r=1 173.tanδ为3.4%).     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-LiSbO_3-BiMnO_3无铅压电陶瓷的常压烧结与压电性能

采用传统的无压固相烧结法工艺制备微量掺杂0.2%(摩尔分数)BiMnO3(BM)的0.95K0.5Na0.5NbO3(KNN)-0.05 LiSbO3(LS)陶瓷,并研究烧结保温时间对陶瓷的结构与压电、介电性能的影响规律。研究结果表明,随烧结保温时间的延长,陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp先显著升高,当保温时间为7 h时,趋于稳定,介电常数εr也随保温时间的延长而升高;机械品质因数Qm和介电损耗tanδ则一直降低。在1 100℃保温烧结9 h时,陶瓷具有最好的电性能:压电常数d33=228 pC/N,机电耦合系数kp=43%,机械品质因数Qm=55,介电损耗tanδ=0.017 8;随保温时间的延长,陶瓷的相转变温度θo-t有所降低,居里温度θc则明显升高。所有陶瓷样品在35～200℃内的介电损耗tanδ均有小于0.02。     

溶胶-凝胶法制备Bi0．5（Na0.825K0.175）0.5TiO3粉体

用溶胶-凝胶法制备了Bi0.5（Na0.825K0.175）0.5TiO5（简称BNKT17．5）的稳定溶胶,经退火处理得到了BNKT17．5无铅压电陶瓷粉体．研究了制备工艺条件对前驱体溶液和凝胶形成的影响并利用TG—DSC、X射线衍射（XRD）,透射电镜（SEM）等技术研究了凝胶预烧温度、预烧晶体结构及晶形状况,结果表明乙酰丙酮与金属Ti离子的物质的量比[n（ACAC）／n（Ti^4＋）]及pH值是影响前驱体溶液和凝胶形成的主要因素．600℃以上退火处理的粉体样品呈单一的钙钛矿结构,晶粒大小在100nm左右．     

(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构及电学性能:点缺陷效应研究进展

从点缺陷效应角度综述了无铅压铁电陶瓷(Na0.5 Bi0.5)0.94 Ba0.06 TiO3的结构和电学性能研究进展,分析了(Na0.5 Bi0.5)0.94 Ba0.06 TiO3陶瓷中点缺陷的类型和存在方式,给出了描述陶瓷点缺陷的相关手段,重点讨论了3种引入点缺陷的手段:离子非计量比、离子掺杂、生长工艺,分析三者...     

溶胶-凝胶-水热法制备Na0.5Bi0.5TiO3单晶纳米棒的研究

采用溶胶-凝胶-水热法在一定条件下合成单晶Na0.5Bi0.5TiO3纳米棒.该方法能够很好地控制产物的组分,避免高温晶化过程中Na或Bi离子的挥发.利用XRD、SEM、TEM和紫外/可见吸收光谱等分别对产物的物相、形貌、微结构以及光吸收等性质进行表征.结果表明获得的产物为三方相钙钛矿结构,NBT纳米棒与NBT粗晶材料...     

Z-扫描技术测量(Na0.5Bi0.5)TiO3薄膜非线性折射率

描述了一种重要的测量多种物质的光学非线性折射率的单光束Z-扫描测试技术,被测样品放置于汇聚高斯光束的光轴(Z轴)上,样品在焦点附近沿Z轴移动,在远场处放置带有小孔的屏,通过测量样品的透过率与样品位置的关系,即可得到材料的非线性折射率.利用此技术,测量了(Na0.5Bi0.5)TiO3薄膜样品的非线性折射率.     

织构化(Na1/2Bi1/2)TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷晶粒定向生长机制

以熔盐法合成的片状SrTiO3晶粒为模板,利用模板晶粒生长(TGG)技术制备晶粒沿[001]方向为取向的0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3(简写为BNBT6)无铅压电陶瓷,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对陶瓷试样进行表征,采用透射电子显微镜(TEM)观察SrTiO3与BNBT6基体界面的微观结构.结果表明,BNBT6陶瓷晶粒定向生长过程分为2个阶段:首先是异质外延生长阶段,即在片状模板晶粒的诱导下,BNBT6基体粉体在SrTiO3模板晶粒表面外延生长,形成与模板取向完全一致的单晶生长层的过程;其次是同质外延生长阶段,即单晶生长层生成后吞噬BNBT6基体粉体逐步生长得到各向异性的高取向BNBT6陶瓷的过程.     

(Bi0.95Na0.75K0.2-xLix)0.5Ba0.05TiO3无铅压电陶瓷性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了(Bi0.95Na0.75K0.2-xLix)0.5Ba0.05TiO3(NBT-KBT-BT xLi)微粉,并利用此微粉烧结出高密度无铅压电陶瓷.研究了陶瓷表面的显微结构,发现陶瓷主要组成为钙钛矿相结构,Li 的引入使陶瓷中产生呈针状的第二相.介电温谱表明该系列陶瓷是典型的弛豫型铁电体,居里温度在330℃附近.测量NBT-KBT-BT xLi陶瓷的压电常数,发现当x=0.05时,样品的压电常数d33高达197 pC/N,机电耦合系数kt为0.33,损耗tanδ为0.05,相对电容率rε为789.     

添加过量Na_2CO_3对(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3无铅压电陶瓷结构和电学性能的影响

钛酸铋钠基陶瓷中含有易挥发性Na+,为研究Na+含量对钛酸铋钠基陶瓷结构和电学性能的影响,采用传统固相反应法制备了(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3+xwt.%Na2CO3(记为BN6BTxNa,x=0、0.5、1、2)无铅压电陶瓷。研究了添加过量Na2CO3对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的烧结性能、晶体结构、显微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响。发现在1 180℃烧结的陶瓷均具有纯钙钛矿结构,陶瓷的晶粒尺寸随Na2CO3含量不同而改变。钛酸铋钠基陶瓷的结构和电学性能与Na+含量密切相关。研究结果表明:1 180℃烧结的x=1组分陶瓷具有最大的体密度(5.73g/cm3),最大的压电常数(88pC/N),较高的剩余极化强度(25.5μC/cm2)和较低的矫顽场(27.5kV/cm)。     

Na0.5Bi0．5TiO3纳米线的制备及其光致发光特性研究

采用溶胶-凝胶-水热合成技术,以钛酸四丁酯、醋酸钠和五水硝酸铋为原料,NaOH为矿化剂,合成了直径约10～20 nm,长度达到微米量级的钙钛矿结构钛酸铋钠纳米线单晶. 通过X射线衍射仪,透射电子显微镜,X射线光电子能谱等技术对纳米线的形貌和成分进行了表征,并研究了Na0.5Bi0.5TiO3纳米线的光致发光特性.     

助烧剂CuAlO2掺杂(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷的微观形貌及介电性能研究

目的以偏铝酸亚铜(CuAlO_2简称CA)为助烧剂对铌酸钾钠陶瓷(KNN)进行烧结特性改善并研究掺杂陶瓷的微观结构及介电性能。方法采用传统固相法制备了不同含量CA助烧剂作为第二组元的掺杂铌酸钾钠陶瓷。结果 XRD结果表明烧结温度为1 085℃时KNN-xCA陶瓷样品具有正交相钙钛矿结构;SEM结果表明CuAlO_2助烧剂抑制KNN陶瓷晶粒生长,掺杂系数x=0.01时,KNN-xCA陶瓷晶粒均匀。在20~500℃温度范围内,掺杂系数x=0.01时,KNN-xCA样品的介电损耗较小(≤5%),介电常数较大(≥1 000),介电温度变化率较小,介电性能最佳。结论不同含量的偏铝酸亚铜(CuAlO2)掺杂改善了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xCuAlO_2(KNN-xCA,x=0.005,0.010,0.015,0.020)陶瓷的烧结性能,微观形貌及介电性能。     

Elastic anomalies near phase transitions of lead-free （Na,Bi）TiO3 and （Ba,Zr）TiO3 ferroelectric ceramics

We have investigated the temperature dependence of elastic modulus for various ferroelectric ceramics in the temperature range of 20–90°C.The Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)ceramics has a phase transition at 200°C,thus exhibits minimal change in elastic modulus up to 90°C,while the elastic modulus of the BaZr0.07Ti0.93O3(BZT-7)shows 12.5%change at the phase transition temperature of70°C and that of the BaZr0.15Ti0.85O3(BZT-15)ceramics shows 34.6%change at the phase transition temperature of60°C.The variations of elastic modulus will affect the temperature stability of devices made by these lead-free ferroelectric ceramics.     

无铅压电纳米晶的制备研究

我们采用MOD方法成功地制备了钛酸铋钠(NBT)无铅压电纳米晶，用DTA，TG对原粉形成纳米晶过程进行分析，用XRD,TEM对纳米晶进行表征，用谢乐(Scherrer)公式计算了品粒的尺度，并对其介电性质进行了研究．结果表明800℃下得到钙钛矿结构的NBT，其尺度在纳米范围，介电性质体现出纳米效应．