钛酸钡基陶瓷的压电物性研究

发布时间：2020-06-05 05:07

【摘要】：压电材料是一类重要的功能电子材料,它能够实现机械能与电能之间的转换,在传感器、驱动器、超声换能器、蜂鸣器、电子点火器等各种电子器件方面有广泛的应用。目前被人们熟知且用量最大的功能材料主要有锆钛酸铅(简称PZT)基压电陶瓷材料,但是PZT中含有的铅物质会在制备、使用、废弃处理中对人类的健康和环境的污染产生危害,这就促使人们把研究压电材料的重点从有铅向无铅压电材料领域转移,使其成为了一项紧迫并且具备现实意义的课题。本论文采用固相反应法制备BaTiO3压电陶瓷,系统的研究了缺陷偶极子对BaTiO3陶瓷压电晶粒尺寸效应及温度稳定性的影响。首先研究了不同钡钛比对BaTiO3基陶瓷的正逆压电晶粒尺寸效应的影响,并结合电畴结构、缺陷偶极子和饱和极化强度对正逆压电晶粒尺寸效应的物理机制展开了较为深刻的探讨。然后通过在BaTiO3基陶瓷中分别掺杂Cu O和Mn O来对比分析Cu O和Mn O对BaTiO3基陶瓷的压电晶粒尺寸效应和电畴结构的影响。最后,在BaTiO3压电陶瓷中同时掺杂Na2CO3、Al2O3来探究BaTiO3陶瓷的缺陷工程,并且系统的讨论了Na+-Al3+缺陷偶极子对BaTiO3陶瓷的压电性能、介电性能和温度稳定性的影响。
【图文】：

电介质材料,相互关系,材料,电介质

电陶瓷材料类在施加外电场时不会有恒定电流流通的物质的统称[1]。势的功能型电子材料，广泛应用在各类传感器、功能材料各类电子科技领域中[2-7]。在通常情况下，分子间的相互作会紧密的束缚着电介质的带电粒子[4-5]。当有外电场作用时移动，从而产生自发极化[8]。从不同的角度划分，电介质可分为三类：气态、液态和固态。由于固态电介质具有很多广泛的关注。从具体结构上来划分，电介质又分为单晶，反映电介质材料电学性质的参数：电位移矢量 D 和电极化，其中 ε0是真空介电常数[2-4]，影响极化矢量 P 发生变化力等。因为不同极化矢量 P 有不同的的产生机制，电介质电材料、压电材料和介电材料等[4-15]。图 1.1 给出了它们之能材料，可以在电能与机械能之间互相转换，并且在电子研究电介质陶瓷材料。

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图 1.2 压电陶瓷的制备流程图料先进行原料准备处理，除杂去潮，然后依照化学方程式的配方比例严确保准确性，一般要精确到小数点后 3 位，第四位的误差在±5 之内，，不与第三介质接触直接倒入球磨罐中。合磨细一般在行星球磨机中进行，目的是将各种原料混合均匀并且磨细，为备条件，实验室一般采用干磨或湿磨的方法。小批量可以采用干磨的乙醇等介质进行湿磨，这个过程一般是 12 小时。烧的是在高温下使得各原料进行固相反应，生成所需要的压电材料粉末的核心，会直接影响后续的烧结条件及最终样品的性能。次细磨的目的是将预烧完的压电材料粉末再混匀磨细，为成型做准备。具体磨，磨到肉眼看不到颗粒为止，然后再采用行星球磨机精磨，实验室
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM282

【参考文献】