基于光固化成型制备压电陶瓷的研究
发布时间：2021-07-10 17:47
压电陶瓷具有压电性、介电性和弹性,可以实现机械能和电能的相互转换,是制备超声换能器、压电变压器、滤波器和压电蜂鸣器等器件的基础材料,在电子信息、机械工业、仪器仪表、医疗器械等领域占有重要地位。基于3D打印技术制备压电陶瓷具有成型速度快、成型过程不需要模具和机械加工的优点,重要的是可以解决目前特殊复杂结构压电陶瓷制备困难的问题,在压电超声器件制备等领域具有广泛的应用前景。本课题研究的主要内容是基于光固化成型技术制备压电陶瓷,包括目前广泛应用的锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷和具有发展前景的环境友好型钛酸铋钠（BNT）基无铅压电陶瓷,最后创新性地基于光固化成型技术制备了性能良好的织构化钛酸铋钠-钛酸钡（BNT-BT）无铅压电陶瓷。主要研究内容如下:1、本论文基于光固化成型法制备了PZT压电陶瓷,并研究PZT陶瓷溶液的固相含量（7889 wt.%）对烧结后的陶瓷的收缩率、密度、显微结构、晶体结构以及电学性能的影响。研究结果表明:固相含量越高,陶瓷的坯体密度越大,烧结后陶瓷的收缩率越小,陶瓷相对密度无明显变化（91.392.1%）,陶瓷的晶体结构越稳定,电...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钙钛矿型的晶胞结构
变成一个与电场方向相同的单畴，而且在电畴运动过程中，90°畴壁的运动会导致晶粒发生形变。撤去外加电场后，晶粒的自发极化方向基本保持不变，即陶瓷有一定的剩余极化强度，如图1-3所示。图 1-2 晶胞内的自发极化Fig.1-2 Spontaneous polarization of piezoelectric ceramic cell图 1-3 压电陶瓷在极化处理过程中内部电畴的转变(a)极化前的电畴状态；(b)极化处理中的电畴状态；(c)极化后的电畴状态Fig.1-3 The change process of electric domain in piezoelectric ceramic during poling(a) Before poling; (b) During poling; (c) After poling极化后的压电陶瓷有一定的极化强度，内部两端面存在一定量极性相反的束缚电荷。相应地，在外部会聚集一些与内部电荷极性相反且数量相同的自由电荷。在与极化方向相同的力的作用下，陶瓷产生的形变会使陶瓷两端束缚电荷的距离缩短。因此，吸附在陶瓷外部两端的电荷也会随极化强度的减小而释放，表现为放电现象。如图1-4所示。同理，当压电陶瓷两端被拉长时会产生充电现象。陶瓷的正压电效应就是通过这样
晶胞边长a=b<c，相比两短轴，位于六面体中间的B离子更容易沿长轴偏离其中心。因此，在晶胞内c轴上的正、负两种电荷中心不重合，导致晶胞内产生了自发极化，如图1-2所示。在陶瓷内，拥有相同自发极化方向的区域为一个电畴。当对压电陶瓷施加
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷部件3D打印技术的研究进展[J]. 李伶,高勇,王重海,王洪升,张萍萍,赵小玻,宋涛,王营营,丁慎亮. 硅酸盐通报. 2016(09)
[2]3D打印材料应用和研究现状[J]. 王延庆,沈竞兴,吴海全. 航空材料学报. 2016(04)
[3]Pb(Zr0.95Ti0.05)O3纳米粉的合成及其钙钛矿结构的稳定性（英文）[J]. 胡艳华,姚海云,余占军,王玉卓. 稀有金属材料与工程. 2016(03)
[4]高性能锆钛酸铅（PZT）粉体的水热法合成及其压电陶瓷性能研究[J]. 周盈盈,高小琴,常钢,舒宏辉,尚勋忠,周桃生,何云斌. 湖北大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]环形内窥镜超声换能器的研制[J]. 陈燕,周丹,林国豪,吴锦川,戴吉岩,罗豪甦,陈王丽华. 中国医疗器械信息. 2014(04)
[6]微波合成Pb(Zr0.52Ti0.48O3（PZT）粉体[J]. 竺保成,高朋召,李玉平,彭静,陈功田. 粉末冶金材料科学与工程. 2011(03)
[7]凝胶注模成型技术的研究与进展[J]. 王小锋,王日初,彭超群,李婷婷,罗玉林,王超,刘兵. 中国有色金属学报. 2010(03)
[8]用于治疗宫颈疾病的微型自聚焦超声换能器聚焦特性与图像特征[J]. 王旖旎,惠春,寿文德,张艳丽,余立立,高顺华,徐爱兰,陈亚珠. 中国医学物理学杂志. 2009(03)
[9](反应)模晶生长法制备NBT-6BT织构陶瓷的研究[J]. 严永科,周和平,赵巍,刘丹. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[10]变孔径环形超声换能器的聚焦性能仿真研究[J]. 陶维亮,马志敏,刘艳. 声学技术. 2007(02)
博士论文
[1]精细结构PZT陶瓷阵列的新型凝胶注模成型研究[D]. 谢睿.中南大学 2014
[2]压电管式复合驱动器及其应用研究[D]. 马玉婷.中国科学技术大学 2011
[3]钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其织构技术的研究[D]. 黎慧.华中科技大学 2008
[4]NBT-KBT无铅压电织构陶瓷制备及其电性能研究[D]. 张昌松.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]基于1-3型压电复合材料的高频球形单阵元超声换能器的设计[D]. 郭瑞彪.西安电子科技大学 2015
[2]基于2-2型压电复合材料高频线阵换能器的仿真及工艺研究[D]. 薛术.西安电子科技大学 2015
[3]水系流延法制备织构化无铅压电陶瓷的性能研究[D]. 谢俊.景德镇陶瓷学院 2014
[4]织构化钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备及其压电性能研究[D]. 徐佩韦.华中科技大学 2014
[5]反应模板晶粒生长法（RTGG）制备BNT-BKT-BT织构陶瓷[D]. 邓珉阳.天津大学 2014
[6]医学超声成像压电换能器探头的研究[D]. 熊贵.华中科技大学 2010
[7]低温烧结PZT基压电陶瓷的研究与制备[D]. 马元.山东轻工业学院 2009
[8]ZrO2凝胶注模成型工艺研究[D]. 王培培.中国海洋大学 2009
[9]PZT压电陶瓷制备工艺及性能研究[D]. 王佳.哈尔滨理工大学 2009
[10]环形阵列式超声波换能器的研究[D]. 张北.北京交通大学 2009
本文编号：3276380
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钙钛矿型的晶胞结构
变成一个与电场方向相同的单畴，而且在电畴运动过程中，90°畴壁的运动会导致晶粒发生形变。撤去外加电场后，晶粒的自发极化方向基本保持不变，即陶瓷有一定的剩余极化强度，如图1-3所示。图 1-2 晶胞内的自发极化Fig.1-2 Spontaneous polarization of piezoelectric ceramic cell图 1-3 压电陶瓷在极化处理过程中内部电畴的转变(a)极化前的电畴状态；(b)极化处理中的电畴状态；(c)极化后的电畴状态Fig.1-3 The change process of electric domain in piezoelectric ceramic during poling(a) Before poling; (b) During poling; (c) After poling极化后的压电陶瓷有一定的极化强度，内部两端面存在一定量极性相反的束缚电荷。相应地，在外部会聚集一些与内部电荷极性相反且数量相同的自由电荷。在与极化方向相同的力的作用下，陶瓷产生的形变会使陶瓷两端束缚电荷的距离缩短。因此，吸附在陶瓷外部两端的电荷也会随极化强度的减小而释放，表现为放电现象。如图1-4所示。同理，当压电陶瓷两端被拉长时会产生充电现象。陶瓷的正压电效应就是通过这样
晶胞边长a=b<c，相比两短轴，位于六面体中间的B离子更容易沿长轴偏离其中心。因此，在晶胞内c轴上的正、负两种电荷中心不重合，导致晶胞内产生了自发极化，如图1-2所示。在陶瓷内，拥有相同自发极化方向的区域为一个电畴。当对压电陶瓷施加
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷部件3D打印技术的研究进展[J]. 李伶,高勇,王重海,王洪升,张萍萍,赵小玻,宋涛,王营营,丁慎亮. 硅酸盐通报. 2016(09)
[2]3D打印材料应用和研究现状[J]. 王延庆,沈竞兴,吴海全. 航空材料学报. 2016(04)
[3]Pb(Zr0.95Ti0.05)O3纳米粉的合成及其钙钛矿结构的稳定性（英文）[J]. 胡艳华,姚海云,余占军,王玉卓. 稀有金属材料与工程. 2016(03)
[4]高性能锆钛酸铅（PZT）粉体的水热法合成及其压电陶瓷性能研究[J]. 周盈盈,高小琴,常钢,舒宏辉,尚勋忠,周桃生,何云斌. 湖北大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]环形内窥镜超声换能器的研制[J]. 陈燕,周丹,林国豪,吴锦川,戴吉岩,罗豪甦,陈王丽华. 中国医疗器械信息. 2014(04)
[6]微波合成Pb(Zr0.52Ti0.48O3（PZT）粉体[J]. 竺保成,高朋召,李玉平,彭静,陈功田. 粉末冶金材料科学与工程. 2011(03)
[7]凝胶注模成型技术的研究与进展[J]. 王小锋,王日初,彭超群,李婷婷,罗玉林,王超,刘兵. 中国有色金属学报. 2010(03)
[8]用于治疗宫颈疾病的微型自聚焦超声换能器聚焦特性与图像特征[J]. 王旖旎,惠春,寿文德,张艳丽,余立立,高顺华,徐爱兰,陈亚珠. 中国医学物理学杂志. 2009(03)
[9](反应)模晶生长法制备NBT-6BT织构陶瓷的研究[J]. 严永科,周和平,赵巍,刘丹. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[10]变孔径环形超声换能器的聚焦性能仿真研究[J]. 陶维亮,马志敏,刘艳. 声学技术. 2007(02)
博士论文
[1]精细结构PZT陶瓷阵列的新型凝胶注模成型研究[D]. 谢睿.中南大学 2014
[2]压电管式复合驱动器及其应用研究[D]. 马玉婷.中国科学技术大学 2011
[3]钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其织构技术的研究[D]. 黎慧.华中科技大学 2008
[4]NBT-KBT无铅压电织构陶瓷制备及其电性能研究[D]. 张昌松.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]基于1-3型压电复合材料的高频球形单阵元超声换能器的设计[D]. 郭瑞彪.西安电子科技大学 2015
[2]基于2-2型压电复合材料高频线阵换能器的仿真及工艺研究[D]. 薛术.西安电子科技大学 2015
[3]水系流延法制备织构化无铅压电陶瓷的性能研究[D]. 谢俊.景德镇陶瓷学院 2014
[4]织构化钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备及其压电性能研究[D]. 徐佩韦.华中科技大学 2014
[5]反应模板晶粒生长法（RTGG）制备BNT-BKT-BT织构陶瓷[D]. 邓珉阳.天津大学 2014
[6]医学超声成像压电换能器探头的研究[D]. 熊贵.华中科技大学 2010
[7]低温烧结PZT基压电陶瓷的研究与制备[D]. 马元.山东轻工业学院 2009
[8]ZrO2凝胶注模成型工艺研究[D]. 王培培.中国海洋大学 2009
[9]PZT压电陶瓷制备工艺及性能研究[D]. 王佳.哈尔滨理工大学 2009
[10]环形阵列式超声波换能器的研究[D]. 张北.北京交通大学 2009
本文编号：3276380
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