BNT基无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究
发布时间：2021-07-26 07:58
Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）无铅压电材料具有非常优良的电学性能,是目前无铅压电材料研究的热点之一。与PZT铅基材料相类似,BNT可以与其它钙钛矿结构的材料固溶形成具有准同型相界（MPB）的固溶体。本文首先选取了性能较为优异的BiCoO3和BaTiO3材料对BNT陶瓷进行固溶,制备了具有准同型相界的0.975BNT-0.025BC和0.93BNT-0.07BT陶瓷。其中,0.93BNT-0.07BT陶瓷在铁电、压电性能上占据明显优势,其剩余极化强度Pr、矫顽场Ec、压电常数d33分别为30.6μC/cm2、16.91 kV/cm、150pC/N。为了进一步改善陶瓷的性能,基于Bi0.5Na0.5TiO3基陶瓷的固溶研究,选取了性能更加优异的0.93BNT-0.07BT陶瓷为基体材料进行不同价态离子的掺杂改性研究。分别表...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压电效应示意图a)正压电效应b)逆压电效应Fig.1-1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect
着外电场的方向重新排列，使得电畴的自发极化方向发生改变，自发极化取向都在外电场的作用下发生改变时，铁电体就会发生化。如图 1-2，在外电场强度为零时，电畴的取向沿不同方向随机的宏观极化强度为零；之后随着电场强度的正向增大，电畴逐渐发生翻转，宏观极化强度也随之增大，如 AC 段。由于翻转需要因此曲线呈现延后的状态。当电场达到一定强度时，绝大部分电电场方向重新取向，宏观极化强度达到最大值，此时曲线达到饱强度称为饱和极化强度 Ps，如 OE 段。此时撤除电场，已经翻转一定的回转，但是由于电畴之间相互的夹持作用，电畴并不能完的状态，此时的极化强度称为剩余极化强度，如 OD 段。之后对个反向的电场，电畴会逐渐沿着相反的方向翻转，直到在某个电化强度再度变为零，这个电场被称为矫顽场，如 OF 段；继续反铁电体的极化强度同样地会在某个电场强度下达到反向饱和，如说，铁电体的铁电性只体现在居里温度以下。其自发极化强度随而逐渐降低，并在达到居里温度(Tc)后，发生铁电-顺电相变，转铁电性消失。有的铁电体在居里温度以下具有多个铁电相，随着这些相之间也会发生转变。
如介电、弹性、热学和光学等。其中，铁电性质的临界特性，一般称为“介电反常”[14]。铁电体的而增大，并在居里温度附近达到最大值，此后铁电体转称性增强，介电常数开始下降，一般用居里-外斯定律[15居里温度之后的变化规律，如公式(1-1)所示： 0=CT T C 为居里-外斯常数，T 为绝对温度，T0为居里-外斯温矿结构无铅压电陶瓷铁电材料中，研究最为广泛的晶体结构就是钙钛矿型，就是钙钛矿结构。其它常见的晶体结构还有钨青铜型、铋层状化合物[16-19]。钙钛矿结构的晶胞可以看成是一个化学通式可以用 ABO3 表示。其中，O 表示氧离子，占般为离子半径较大的阳离子，占据八个顶角位置，B 位小的阳离子，占据体心位置，如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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]. 赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍,鄢洪建. 功能材料. 2003(05)
[2]纳米晶钛酸钡的介电性能[J]. 阮圣平,董玮,吴凤清,王永为,于涛,彭增辉,宣丽. 物理化学学报. 2003(01)
[3]钨青铜型结构PBNN压电陶瓷电场-应变特性研究[J]. 陈大任,李国荣. 无机材料学报. 1998(04)
博士论文
[1]Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电材料的结构及物性研究[D]. 郭菲菲.哈尔滨工业大学 2015
[2]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电性能与电畴结构的研究[D]. 秦亚琳.山东大学 2015
[3]天然钛铁矿碳热、铝热原位合成金属基复合陶瓷的研究[D]. 吴一.南昌大学 2005
硕士论文
[1]BaTiO3-Bi0.5Na0.5TiO3系无铅压电陶瓷的结构与电性能研究[D]. 周飞.西南科技大学 2012
[2]NBT基无铅压电陶瓷的制备、结构及电性能研究[D]. 刘丽娟.西安科技大学 2011
本文编号：3303166
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压电效应示意图a)正压电效应b)逆压电效应Fig.1-1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect
着外电场的方向重新排列，使得电畴的自发极化方向发生改变，自发极化取向都在外电场的作用下发生改变时，铁电体就会发生化。如图 1-2，在外电场强度为零时，电畴的取向沿不同方向随机的宏观极化强度为零；之后随着电场强度的正向增大，电畴逐渐发生翻转，宏观极化强度也随之增大，如 AC 段。由于翻转需要因此曲线呈现延后的状态。当电场达到一定强度时，绝大部分电电场方向重新取向，宏观极化强度达到最大值，此时曲线达到饱强度称为饱和极化强度 Ps，如 OE 段。此时撤除电场，已经翻转一定的回转，但是由于电畴之间相互的夹持作用，电畴并不能完的状态，此时的极化强度称为剩余极化强度，如 OD 段。之后对个反向的电场，电畴会逐渐沿着相反的方向翻转，直到在某个电化强度再度变为零，这个电场被称为矫顽场，如 OF 段；继续反铁电体的极化强度同样地会在某个电场强度下达到反向饱和，如说，铁电体的铁电性只体现在居里温度以下。其自发极化强度随而逐渐降低，并在达到居里温度(Tc)后，发生铁电-顺电相变，转铁电性消失。有的铁电体在居里温度以下具有多个铁电相，随着这些相之间也会发生转变。
如介电、弹性、热学和光学等。其中，铁电性质的临界特性，一般称为“介电反常”[14]。铁电体的而增大，并在居里温度附近达到最大值，此后铁电体转称性增强，介电常数开始下降，一般用居里-外斯定律[15居里温度之后的变化规律，如公式(1-1)所示： 0=CT T C 为居里-外斯常数，T 为绝对温度，T0为居里-外斯温矿结构无铅压电陶瓷铁电材料中，研究最为广泛的晶体结构就是钙钛矿型，就是钙钛矿结构。其它常见的晶体结构还有钨青铜型、铋层状化合物[16-19]。钙钛矿结构的晶胞可以看成是一个化学通式可以用 ABO3 表示。其中，O 表示氧离子，占般为离子半径较大的阳离子，占据八个顶角位置，B 位小的阳离子，占据体心位置，如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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]. 赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍,鄢洪建. 功能材料. 2003(05)
[2]纳米晶钛酸钡的介电性能[J]. 阮圣平,董玮,吴凤清,王永为,于涛,彭增辉,宣丽. 物理化学学报. 2003(01)
[3]钨青铜型结构PBNN压电陶瓷电场-应变特性研究[J]. 陈大任,李国荣. 无机材料学报. 1998(04)
博士论文
[1]Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电材料的结构及物性研究[D]. 郭菲菲.哈尔滨工业大学 2015
[2]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电性能与电畴结构的研究[D]. 秦亚琳.山东大学 2015
[3]天然钛铁矿碳热、铝热原位合成金属基复合陶瓷的研究[D]. 吴一.南昌大学 2005
硕士论文
[1]BaTiO3-Bi0.5Na0.5TiO3系无铅压电陶瓷的结构与电性能研究[D]. 周飞.西南科技大学 2012
[2]NBT基无铅压电陶瓷的制备、结构及电性能研究[D]. 刘丽娟.西安科技大学 2011
本文编号：3303166
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