铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究现状和发展水平

发布时间：2020-12-25 03:20

　　为了保护环境、实现绿色发展,压电陶瓷的无铅化是未来发展的主要目标。铌酸钾钠基无铅压电陶瓷(KNN)因为具有较高的居里温度和较好的机械品质因数,被认为是最有可能取代锆钛酸铅的材料之一。综述了KNN的烧成工艺、KNN的研究现状和发展水平、KNN的实际应用以及KNN基无铅压电陶瓷的研究现存问题,最后对KNN的发展趋势简单进行了总结。 

【文章来源】：中国陶瓷. 2020年10期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

KNN基无铅压电陶瓷的介温谱

非本征贡献中，电畴的旋转以及畴壁的运动都有利于压电性能的提高。关于电畴的研究，研究者也开展了大量的工作。Yao W等[21]人通过酸腐蚀法，在扫描电镜下（SEM）对样品极化前后的电畴进行了观察，发现未极化的陶瓷呈现出不规则的畴图案，该图案是由180°畴隔开的长平行条纹以及水印形畴共同组成的。相比之下，极化后呈现出规则排列的域图案，其中包括长条平行的多样化条纹。畴壁能量低和几乎消失了的极化各向异性，使得极化在不同的能量等效状态之间容易旋转，从而使体系的压电常数达到了550 p C/N。Zhou C等[22]人通过在KNN中掺杂(Bi,Na)Zr O3和Ba Zr O3，使得KNN陶瓷体系的压电常数达到了610 p C/N,这与电畴的存在密切相关。他们在扫描电镜下观察到了分层纳米结构，即在亚微米级的电畴内还存在着纳米级的电畴，纳米畴结构显著的增加了畴壁的体积密度，畴壁的运动也促进了压电性能的提高。此外，Wang Y等[23]人在正交相（O）和四方相（T）共存的区域，通过透射电镜观察到了纳米级的电畴。平行纳米畴的宽度约为0.266 nm,180°畴壁的厚度约为0.128 nm，因为传质受到限制，有效地减小了铁电畴的尺寸。此外，在共存区域还观察到了特殊空间取向的电畴。Xu K等[16]人通过透射电镜在三方相（R）和四方相（T）共存区域观察到了大量的条纹结构的纳米畴区域，并且彼此平行纳米畴的平均宽度约为1.8 nm。相比于尺寸较大的电畴，尺寸较小的电畴在外加电场下更容易偏转，所以纳米畴尺寸越小，压电常数越高。此外他们还通过压电力显微镜观测了电畴的应力信号。结果发现在电畴边界，应力信号十分明显，压力异常主要发生在[1-10]方向，剪应力和旋转分量的分布也取决于畴边界的位置。这些纳米级应变域与高密度的铁电畴边界在改善材料的压电性能中起着重要作用。可见本征贡献和非本征贡献的共同作用更有利于KNN压电陶瓷性能的提升。


本文编号：2936858