稀土掺杂铌酸钾钠基无铅压电陶瓷光流明性能研究

发布时间：2017-12-21 07:05

  本文关键词：稀土掺杂铌酸钾钠基无铅压电陶瓷光流明性能研究　出处：《浙江师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 铌酸钾钠 稀土离子 光流明 铁电压电陶瓷

【摘要】：近些年来,随着日益严重的环境污染和人类健康问题,环境友好型的无铅压电陶瓷引起了人们广泛的关注。K0.5Na0.5NbO3(d33～80 pC/N, Tc～420 ℃)基无铅压电陶瓷由于其较高的压电系数和居里温度而被认为是最有希望取代含铅陶瓷的材料之一。但是相比较以Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 (PZT-5H)(压电系数d33～593 pC/N)为代表的传统的压电陶瓷而言,无铅压电陶瓷较低的压电常数d33使得它们很难在实际应用中取代PZT-5H。通过稀土掺杂往往不仅可以提高无铅陶瓷的压电/铁电性能,而且还使其具有光流明特性。因此,本文主要研究了稀土掺杂的KNN基无铅陶瓷的压电/铁电及光流明特性,研究的主要内容如下：(1)研究了稀土Pr3+掺杂对K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷的压电铁电性能的影响。通过高温固相法制备了不同稀土掺杂浓度的K0.5Na0.5NbO3:xPr (x= 0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)无铅压电陶瓷。研究发现,稀土掺杂可以明显提高KNN无铅压电陶瓷的压电铁电性能。当Pr掺杂量为0.3%时,K0.5Na0.5NbO3:xPr陶瓷的压电系数d33提高了-25%(从86.6pC/N提高了108.4pC/N),剩余铁电极化也提高了-20%(从11.46 μC/cm2提高了13.75 μC/cm2)。当三价的Pr3+不等价替换一价的(K0.5Nao.s)+后,为了保持电中性,A位会产生空穴,这就会减少材料的内应力,使得电畴运动更容易,最终导致材料压电性能的提高。(2)研究了压电铁电极化对K0.5Na0.5NbO3:xPr无铅压电陶瓷光流明特性的影响。对材料进行压电铁电极化处理后发现,K0.5Na0.5NbO3:xPr无铅压电陶瓷的光流明特性有很大的提高。K0.5Na0.5NbO3:0.3%Pr样品极化处理后,光流明强度提高了～30%。这可能的原因是稀土离子的发光强度对晶体结构非常敏感,而压电铁电极化处理会使稀土Pr离子周围晶格环境对称性降低,从而使得材料光流明强度的提高。(3)研究了稀土掺杂铌酸钾钠基陶瓷发光性能随组分的变化并将其用于压电陶瓷相变监测。Ⅰ.研究了NaNbO3含量对0.4%稀土Eu3+掺杂的K1-yNayNbO3(y= 0.42～0.56)陶瓷的压电和光流明性能的影响。当y=0.5时,K1-yNayNbO3:0.4%Eu压电陶瓷陶瓷具有最优的压电和铁电性能。而材料的光流明强度(615nm和393nm)随y的增加,先减小后增大,在y=0.50时取得最小值。Ⅱ.通过高温固相法制备了稀土Pr3+掺杂的无铅压电(1-z)K0.5Na0.5NbO3-zLiNbO3:Pr (z= 0-0.07)陶瓷。XRD结果表明,随着z的增加,在z=0.05(准同型相界)时出现了由正交相到四方相的相变。当z从0增加至0.07时,位于603nnm和650nm处的光流明强度先增加后减小,在z=0.05时获得最大值。基于本研究结果,有望发展一种新的检测压电材料结构相变尤其是准同型相界附近相变的技术----光流明检测结构相变。该技术具有非接触测量、响应快、操作简单等优点。.
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM282

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 尹奇异,赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍;无铅压电陶瓷及其应用研究[J];金属功能材料;2004年06期

2 王震平;李国祥;;无铅压电陶瓷材料的研究现状[J];内蒙古石油化工;2008年22期

3 陆雷;肖定全;田建华;朱建国;;无铅压电陶瓷薄膜的制备及应用研究[J];功能材料;2009年05期

4 段星;;无铅压电陶瓷制备方法的研究进展[J];江苏陶瓷;2009年04期

5 武丽明;刘泳;吕会芹;迟庆斌;王淑婷;陈倩;初瑞清;徐志军;;铋层状无铅压电陶瓷的研究进展[J];聊城大学学报(自然科学版);2012年03期

6 肖定全;;钙钛矿型无铅压电陶瓷研究进展及今后发展思考[J];人工晶体学报;2012年S1期

7 赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍,鄢洪建;无铅压电陶瓷的研究与进展[J];哈尔滨理工大学学报;2002年06期

8 赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍,鄢洪建;铋层状结构无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之三[J];功能材料;2003年05期

9 赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍,鄢洪建;无铅压电陶瓷研究开发进展[J];压电与声光;2003年02期

10 肖定全,赁敦敏,朱建国,余萍;新型无铅压电陶瓷的研制[J];电子元件与材料;2004年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 马晴;李全禄;张晴;梁盛德;李晓娟;;无铅压电陶瓷材料的研究[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年

2 张卫珂;尹衍升;张敏;谭训彦;;无铅压电陶瓷的开发及目前研究现状[A];《现代陶瓷科技进步与发展》学术研讨会论文集[C];2005年

3 郑曙;肖少泉;;无铅压电陶瓷研发中的电子探针分析[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年

4 庄志强;黄浩源;莫卿具;;无铅压电陶瓷的研究与应用[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年

5 刘代军;杜红亮;唐福生;罗发;周万城;;氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

6 褚祥诚;邬军飞;李龙土;钟亮;赵世玺;;熔盐法制备KNLNTS无铅压电陶瓷及其应用[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年

7 李秋红;周桃生;徐玲芳;马海峰;;无铅压电陶瓷NBT的极化条件研究[A];湖北省物理学会、武汉物理学会成立70周年庆典暨2002年学术年会论文集[C];2002年

8 杜鹃;王矜奉;苏文斌;亓鹏;明保全;郑立梅;;低锂NKN基无铅压电陶瓷性能研究[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年

9 徐祥宁;刘军;陈彩风;陈萍;;水热法制备NBBT无铅压电陶瓷粉体的研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年

10 黄新友;朱志雯;高春华;花海堂;;钡的含量对低温烧结BCTZ-0.2Li无铅压电陶瓷性能的影响[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 ;推行电子陶瓷无铅化刻不容缓[N];中国电子报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 亓鹏;掺杂改性对铌酸盐无铅压电陶瓷材料性能的影响[D];山东大学;2008年

2 杜鹃;无铅压电陶瓷性能和温度稳定性的研究[D];山东大学;2009年

3 吴玲;碱金属铌酸盐无铅压电陶瓷的物性研究[D];山东大学;2008年

4 郑立梅;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷改性研究[D];山东大学;2010年

5 周佳骏;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的相结构和性能调控[D];清华大学;2012年

6 盖志刚;钛酸铋钠无铅压电陶瓷与高温铋层无铅压电陶瓷探索[D];山东大学;2008年

7 朱立峰;高性能钛酸钡基无铅压电陶瓷的相结构调控及性能增强机理[D];北京科技大学;2015年

8 范桂芬;钛酸铋钠基多元无铅压电陶瓷的结构及性能研究[D];华中科技大学;2007年

9 庞旭明;铌酸盐无铅压电陶瓷烧结特性及压电性能研究[D];南京航空航天大学;2012年

10 黎慧;钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其织构技术的研究[D];华中科技大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 廖庆佳;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及改性研究[D];广西大学;2015年

2 郭霄峰;水热法制备BNT无铅压电陶瓷及性能研究[D];北京理工大学;2015年

3 黄小琴;掺杂改性对BCZT基无铅压电陶瓷结构与电学性能的影响[D];贵州大学;2015年

4 岳青影;钛酸钡基铁电陶瓷材料的老化研究[D];宁波大学;2015年

5 韦永彬;稀土掺杂铌酸钾钠基无铅压电陶瓷光流明性能研究[D];浙江师范大学;2015年

6 李正杰;铌酸盐基无铅压电陶瓷的制备与性能研究[D];山东大学;2010年

7 谢实辉;NaNbO_3-BaTiO_3系无铅压电陶瓷的制备与性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

8 郑凯;铌酸盐基无铅压电陶瓷的制备与研究[D];山东轻工业学院;2010年

9 张雷;铌酸盐基无铅压电陶瓷的制备及其掺杂改性研究[D];山东轻工业学院;2008年

10 杨魁勇;无铅压电陶瓷器件的研制[D];北京工业大学;2012年

，

本文编号：1315143