铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电性能与电畴结构的研究

发布时间：2021-07-05 21:52

　　压电陶瓷目前广泛应用于现代工业中,用于实现电学信号与机械应变之间的转换。以Pb（Zr, Ti）O3（简称PZT）陶瓷为代表的含铅压电陶瓷,因其优异的介电和压电性能,被广泛应用于各种压电器件中。然而铅易挥发且有毒性,为了保护生态环境,无铅压电陶瓷的研究得到越来越多的关注。（K,Na）NbO3基压电陶瓷是一类有望可替代传统压电材料而具有重大发展前景的无铅压电材料。（K, Na）NbO3 （简称KNN）陶瓷具有非常高的居里温度、较小的温度依存性和优异的热稳定性。但是,普通烧结方法制备的KNN陶瓷的压电性能偏低,室温下的压电常数d33大约为125 pC/N、平面机电耦合系数kp大约为40%,因而多数情况下不足以作为PZT陶瓷的替代品进行实际应用。近年来,为进一步提高KNN基陶瓷的压电性能,大量的研究关注于优化烧结条件或使用LiSbO3、 LiTaO3和CaTiO3等对KNN陶瓷进行掺杂改性。在掺杂改性方面,作者所在课题组通过传统烧结方法,并使用Li、Ta、Sb进行掺杂替代,将KNN陶瓷的压电性能提高到413 pC/N。然而值得注意的是,这些研究大部分关注于组分的优化,将相变点调节至室温附近,结... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：168 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 压电铁电材料
        1.1.1 压电材料
        1.1.2 铁电材料
        1.1.3 压电材料与铁电材料的关系
    1.2 压电陶瓷材料及研究现状
        1.2.1 压电陶瓷材料的铁电性
        1.2.2 压电陶瓷材料的内部结构
        1.2.3 主要压电陶瓷材料及研究现状
            1.2.3.1 铅基压电陶瓷材料
            1.2.3.2 无铅压电陶瓷材料
    1.3 电畴
        1.3.1 电畴的相关定义及研究意义
        1.3.2 电畴的观测方法
    1.4 压电陶瓷材料的制备
    1.5 压电陶瓷材料的主要性能参数
    1.6 论文概要
    参考文献
第二章 (K_(0.50)Na_(0.50))NbO_3陶瓷极化后的电畴结构探究
    2.1 前言
    2.2 实验过程
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 极化后KNN陶瓷的电畴结构
        2.3.2 电畴构型模型
        2.3.3 不同组电畴条纹间的夹角
    2.4 本章结论
    参考文献
第三章 极化对(K_(0.50)Na_(0.50))NbO_3陶瓷电畴结构的影响
    3.1 前言
    3.2 实验过程
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 本章结论
    参考文献
第四章 (K_(0.50)Na_(0.50))_(1-x)Li_x(Nb_(0.80)Ta_(0.20))O_3系列陶瓷的电畴结构与压电性能
    4.1 前言
    4.2 实验过程
    4.3 实验结果与讨论
    4.4 本章结论
    参考文献
第五章 (1-x)(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(1-y)Sb_y)O_(3-x)Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)ZrO_3系列陶瓷的电畴结构与压电性能
    5.1 前言
    5.2 实验过程
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 KNNS-BNKZ系列陶瓷的压电性能
        5.3.2 KNNS-BNKZ系列陶瓷的XRD与介电性能
        5.3.3 KNNS-BNKZ系列陶瓷的铁电性能
        5.3.4 KNNS-BNKZ系列陶瓷的应变随外电场变化的非线性行为
        5.3.5 KNNS-BNKZ系列陶瓷的电畴翻转及畴壁运动对压电性能的不可逆非本征贡献
        5.3.6 KNNS-BNKZ系列陶瓷的样品厚度尺寸效应
        5.3.7 KNNS-BNKZ陶瓷(x=0.0375,y=0.04)组分样品压电性能的热老化和温度稳定性
    5.4 本章结论
    参考文献
第六章 热压方法烧结制备(K_(0.50)Na_(0.50))NbO_3压电陶瓷
    6.1 前言
    6.2 实验过程
    6.3 实验结果与讨论
        6.3.1 石墨模具不通氧烧结(K_(0.50)Na_(0.50))NbO_3陶瓷
        6.3.2 高温钢模具通氧烧结KNN陶瓷
        6.3.3 氮化硅模具通氧烧结KNN陶瓷
    6.4 本章结论
    参考文献
第七章 硬性掺杂对BNBK陶瓷及BNKLBT陶瓷压电性能和电畴结构的影响
    7.1 前言
    7.2 实验过程
    7.3 BNBK陶瓷的压电铁电性能、应变随外电场变化的非线性行为及电畴结构
    7.4 BNKLBT陶瓷的压电铁电性能、应变随外电场变化的非线性行为及电畴结构
    7.5 本章结论
    参考文献
第八章 本论文研究成果及后期工作建议
    8.1 本论文的主要研究成果
        8.1.1 论文主要内容总结
        8.1.2 论文主要结论总结
    8.2 本论文的创新点
    8.3 对进一步开展KNN基压电陶瓷研究的建议
致谢
发表论文及获奖情况
英文论文一
英文论文二
附件



本文编号：3266894