无铅压电陶瓷的器件应用分析

随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的加强,无铅压电陶瓷及其器件应用已成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。该文通过对近期铋层状结构和Bi1/2Na1/2TiO3基无铅压电陶瓷,以及研发的无铅压电陶瓷的相关压电参数的分析,对照传统PZT基压电陶瓷的器件应用,分析了无铅压电陶瓷相关性能参数对器件应用的影响。     

乙醇基溶胶 凝胶法制备BNKLT无铅压电薄膜

以乙醇作溶剂,氧化物和碳酸盐为原料,利用溶胶 凝胶法制备了Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)TiO3(BNKLT)无铅压电薄膜。通过红外光谱(IR)、同步热分析仪(TG DSC)、X线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等分析了乙醇基溶胶 凝胶法制备BNKLT压电薄膜的工艺参数。结果表明,乙酰丙酮与Ti(OC4H9)4的物质的量比(N)≥1.0时,反应温度40~60 ℃,pH=2.0~2.5,能获得稳定性良好的乙醇基溶胶;采用旋涂法制备的湿膜在600 ℃热处理30 min后,可得表面光亮平整,厚度均一,致密性良好,单一钙钛矿结构的BNKLT无铅压电薄膜。     

BNKT BZT陶瓷的制备和性能研究

采用传统固相法制备了Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3-Ba(TiyZr1-y)O3 (BNKT-BZT)无铅压电陶瓷.运用XRD、SEM等技术表征了陶瓷的晶体结构、形貌、介电和压电性能.研究结果表明,在所研究的结构范围内,所有陶瓷样品都形成钙钛矿固溶体.陶瓷晶粒的尺寸随x、y适当的增大而增大,压电性能随x、y的增大先增大后减小,在x=0.05,y=0.2(摩尔比)时,压电常数d33=157 pC/N,介电常数εr=1 510.     

CeO2 掺杂BNLKT陶瓷的压电性能与微观结构

利用企业的电子陶瓷工艺制备了CeO2掺杂Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,并研究了CeO2掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响。X-射线衍射结果表明,掺杂的CeO2扩散进入了Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5TiO3钙钛矿结构的晶格;SEM观察结果表明,少量的CeO2掺杂可改进该陶瓷的微结构;介电压电性能研究结果表明,CeO2掺杂对该陶瓷体系的综合性能有较大改善,室温下该体系配方的压电常数d33可达199 pC/N,径向机电耦合系数kp达39.3%,同时降低了陶瓷的介电损耗(tanδ=2.0%),提高了其机械品质因数。     

不同层次、粒径紫色土的表征及其对Cu~(2+)的吸附研究

为了探究和比较不同层次和粒径的紫色土对Cu2+的吸附效果及影响机制,以0.15～0.2mm、0.1～0.15mm及0.1mm的3种粒径表层、粘化层紫色工作为研究对象,采用批处理法研究各供试土样对Cu2+的等温吸附特征,并对比不同温度、pH值及离子强度等因素对吸附的影响差异。结果表明,相同粒径条件下,表层土的pH值和TOC含量均高于粘化层土,但CEC和比表面积均低于粘化层土;两个层次土样的pH值和TOC含量均随粒径减小而降低,而CEC和比表面积均随粒径的减小而增加。土样对Cu2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,两个层次土样对Cu2+的平衡吸附能力均随粒径的减小而增大;S0.1(表层土0.1mm粒径,下同)和S0.1～0.15土样的qm(最大吸附量)分别为S0.15～0.2土样qm的3.35和2.45倍,而A0.1(粘化层土0.1mm粒径,下同)和A0.1～0.15土样的qm分别为A0.15～0.2土样qm的2.07和1.43倍;各土样对Cu2+的吸附均表现为增温正效应,且热力学参数表明,吸附是一个自发、吸热和熵增的过程;pH值变化对小粒径土样吸附Cu2+的影响显著,Cu2+的吸附量随pH值的升高逐渐增大。离子强度对不同层次、粒径的土样吸附Cu2+均有显著影响,离子强度增加,对Cu2+的吸附量降低。     

锂掺杂BNKT无铅压电陶瓷的制备与电学性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3+x%Li2CO3(x=0～10,质量分数),利用X线衍射(XRD)和扫描电镜等测试技术分析表征了该体系陶瓷的结构、介电与压电性能。结果表明,Li的添加改善了该体系陶瓷的烧结性能,烧结温度明显降低,弛豫程度增强;XRD结果表明,x<5.0时,陶瓷具有单一钙钛矿结构。Li的引入改善了该体系的电学性能,室温下该体系的压电常数d33可达174 pC/N,平面机电耦合系数kp达到29.7%。掺Li后,该陶瓷的去极化温度(Td)有所提高,其中当锂的质量分数增至1.0时,该陶瓷的Td高达180℃。     

BNKABTx无铅压电陶瓷制备工艺研究

利用XRD、SEM等现代分析技术,研究了[Bi0.5(Na0.985-xKxAg0.015)0.5]0.94Ba0.06TiO3系无铅压电陶瓷的合成温度、烧成工艺条件对陶瓷微结构和压电性能的影响,同时研究了极化条件对材料压电性能的影响。结果表明,适当地提高合成温度有利于主晶相的形成,适当升高烧结温度有利于提高材料的压电性能。提高极化电压和极化温度,适当延长极化时间,有利于提高材料的压电性能,但过高的温度因受材料高温下退极化的影响而导致材料压电性能变差。     

[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTiO3系压电陶瓷研究

用Ag 和Ba2 部分取代(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A位离子,获得了一类具有钙钛矿结构的新型无铅压电陶瓷体系,并申请了国家发明专利。该体系压电陶瓷的分子式可用[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTiO3表示。当x=0.06,y=0.06时,该压电陶瓷的压电常数d33为168 pC/N,机电耦合系数kp为0.31;掺入适量锰离子可将该陶瓷的机械品质因数Qm提高到160以上,同时其介电损耗tanδ可降低至0.020。该无铅压电陶瓷体系可采用传统陶瓷工艺和电子陶瓷公司在工业生产中使用原料来制备,其制备工艺性很好。     

乙醇基溶胶 凝胶法制备BNKLT粉体及压电陶瓷

以乙醇为溶剂,氧化物和碳酸盐为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)TiO3(BNKLT)纳米粉体和无铅压电陶瓷.利用IR,TG-DSC,XRD,SEM等测试技术研究了乙醇基Sol-Gel法制备BNKLT纳米粉体及无铅压电陶瓷的工艺参数.实验表明,乙酰丙酮与钛酸四丁酯的摩尔比N≥1.0时,反应温度60℃,pH=2.0～2.5时,能制备出稳定性良好的乙醇基溶胶,凝胶在600℃内预烧即可获得单一钙钛矿结构的BNKLT纳米粉体,晶粒大小约(O)20 nm,并于1 050 ℃条件下烧结出致密度较高的陶瓷.性能测试表明,该方法制备的压电陶瓷俱有优良的电学性能:压电常数d33=192 pC/N,机电耦合系数kp=0.32,介电常数εr=1 096,介电损耗tan δ=0.039,品质因数Qm=79.