Na 0.5 Bi 0.5 TiO 3 -BaTiO 3 无铅压电织构陶瓷的模板籽晶定向生长和电学性能研究
发布时间：2021-07-26 14:30
面对铅污染环境的问题以及世界各国禁止使用含铅材料的法律法规,研制出能够替代PZT体系压电材料的高性能无铅材料已成为一项迫切、重要的课题。Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3（NBT）基压电材料具有良好的温度稳定性、可调控的压电性能、较大的剩余极化强度等优点,在未来有希望代替含铅压电材料。但目前NBT基压电陶瓷的电学性能与商用铅基压电陶瓷相比仍差距很大,陶瓷织构化是通过剪裁晶向有效提升陶瓷电学性能的工艺方法。本论文以0.94Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-0.06BaTiO3（NBT-BT）为研究对象,研究了织构用片状模板的局部化学微晶转化制备历程,采用模板晶粒生长法合成出了晶粒沿[00l]方向生长、具有高织构度的织构陶瓷,并且对陶瓷样品的织构度对各项电学性能产生的影响进行了详细探究。具体如下:首先,本论文采用熔盐法制备Na0.5Bi4.5
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电介质材料与铁电材料关系示意图
哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文-2-方向时，将在极化表面形成电荷，此时m与j为3，公式如下：(1-2)式1-2中的d33被称为压电常数，是压电材料非常重要的电学参数之一。压电常数的大小能够直观的反映材料电能与机械能耦合效应的强弱。对于一般的压电材料，压电常数越大说明材料电能与机械能的耦合效应越强。实验中测量材料的压电常数会首先对压电材料进行极化，随后使用准静态测量法沿极化方向测量压电材料的压电常数。图1-1压电效应宏观机理示意图1.2.2铁电效应压电材料属于电介质材料中的一类。电介质材料指的是一种在外加电场下具有极化能力并且能够长期保持电场的物质。电介质材料的种类千差万别，包含范围很广。电介质材料中有一部分具有压电性，是压电材料；压电材料中有一部分具有热释电性，是热释电材料；而热释电材料中一部分具有铁电性，是铁电材料[2]。这几类材料的关系如图1-2所示。图1-2电介质材料与铁电材料关系示意图铁电材料的一个重要特征是拥有自发极化，并且自发极化的效果随外加电
哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文-3-场的变化而变化。当对一铁电材料施加交变电场便可得到电滞回线，如图1-3所示。图1-3电滞回线示意图图1-3给出了这种材料在电场下的电滞回线。可以看出，随着E从0不断增大，材料的极化强度P也在变大，但变化的速度越来越小，最终趋于平稳。此时电滞回线存在着一个饱和值Ps，极化强度达到Ps后的材料已趋于最大饱和，极化强度几乎不会继续增大，P和E满足一种非线性关系。当外电场E为0时，材料仍然存在着一定的极化强度，这被称为剩余极化强度Pr。若想使材料的极化强度归0需向材料施加一反向电场Ec，这一反向电场被称为矫顽常1.2.3压电陶瓷的发展历程压电材料迄今已有100多年的研究历史，是一种研究跨度很广的领域。压电效应最早报道于19世纪80年代，由皮埃尔.居里和雅克.居里两位科学家首次发现[3,4]。压电效应一经发现，它神奇的现象便引起了研究者极大的兴趣与广泛的关注。随后，物理学家李普曼深入研究了压电材料的压电机理并提出了逆压电效应。伴随着理论研究的不断深入，压电材料的应用也有了飞快的进展。1916年，物理学家郎之万在研究石英晶体时发现它能够将机械能与电能进行转换，并利用这一原理制备了最早的石英晶体换能器，这是首个压电材料器件。这些早期对于压电材料的探索为压电材料在当今信息化社会的广泛应用打下了基矗20世纪40年代，研究者们发现了一种新型压电材料，钛酸钡(BaTiO3，BT)。BaTiO3压电材料的发现引起了人们广泛的关注，这是因为BaTiO3压电材料与石英相比具有很高的压电常数，使其比石英晶体更适宜用作灵敏传感器。后来，
【参考文献】：
期刊论文
[1]熔盐法合成晶体的研究现状与进展[J]. 李月明,黄丹,廖润华,王进松. 陶瓷学报. 2008(02)
硕士论文
[1]氧化铝基织构陶瓷的模板定向生长及力学性能研究[D]. 张敏敏.哈尔滨工业大学 2017
[2](Ba0.95Ca0.05)(Ti0.94Sn0.06)O3无铅压电陶瓷的模板籽晶定向织构和电学性能研究[D]. 孙媛.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3303742
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电介质材料与铁电材料关系示意图
哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文-2-方向时，将在极化表面形成电荷，此时m与j为3，公式如下：(1-2)式1-2中的d33被称为压电常数，是压电材料非常重要的电学参数之一。压电常数的大小能够直观的反映材料电能与机械能耦合效应的强弱。对于一般的压电材料，压电常数越大说明材料电能与机械能的耦合效应越强。实验中测量材料的压电常数会首先对压电材料进行极化，随后使用准静态测量法沿极化方向测量压电材料的压电常数。图1-1压电效应宏观机理示意图1.2.2铁电效应压电材料属于电介质材料中的一类。电介质材料指的是一种在外加电场下具有极化能力并且能够长期保持电场的物质。电介质材料的种类千差万别，包含范围很广。电介质材料中有一部分具有压电性，是压电材料；压电材料中有一部分具有热释电性，是热释电材料；而热释电材料中一部分具有铁电性，是铁电材料[2]。这几类材料的关系如图1-2所示。图1-2电介质材料与铁电材料关系示意图铁电材料的一个重要特征是拥有自发极化，并且自发极化的效果随外加电
哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文-3-场的变化而变化。当对一铁电材料施加交变电场便可得到电滞回线，如图1-3所示。图1-3电滞回线示意图图1-3给出了这种材料在电场下的电滞回线。可以看出，随着E从0不断增大，材料的极化强度P也在变大，但变化的速度越来越小，最终趋于平稳。此时电滞回线存在着一个饱和值Ps，极化强度达到Ps后的材料已趋于最大饱和，极化强度几乎不会继续增大，P和E满足一种非线性关系。当外电场E为0时，材料仍然存在着一定的极化强度，这被称为剩余极化强度Pr。若想使材料的极化强度归0需向材料施加一反向电场Ec，这一反向电场被称为矫顽常1.2.3压电陶瓷的发展历程压电材料迄今已有100多年的研究历史，是一种研究跨度很广的领域。压电效应最早报道于19世纪80年代，由皮埃尔.居里和雅克.居里两位科学家首次发现[3,4]。压电效应一经发现，它神奇的现象便引起了研究者极大的兴趣与广泛的关注。随后，物理学家李普曼深入研究了压电材料的压电机理并提出了逆压电效应。伴随着理论研究的不断深入，压电材料的应用也有了飞快的进展。1916年，物理学家郎之万在研究石英晶体时发现它能够将机械能与电能进行转换，并利用这一原理制备了最早的石英晶体换能器，这是首个压电材料器件。这些早期对于压电材料的探索为压电材料在当今信息化社会的广泛应用打下了基矗20世纪40年代，研究者们发现了一种新型压电材料，钛酸钡(BaTiO3，BT)。BaTiO3压电材料的发现引起了人们广泛的关注，这是因为BaTiO3压电材料与石英相比具有很高的压电常数，使其比石英晶体更适宜用作灵敏传感器。后来，
【参考文献】：
期刊论文
[1]熔盐法合成晶体的研究现状与进展[J]. 李月明,黄丹,廖润华,王进松. 陶瓷学报. 2008(02)
硕士论文
[1]氧化铝基织构陶瓷的模板定向生长及力学性能研究[D]. 张敏敏.哈尔滨工业大学 2017
[2](Ba0.95Ca0.05)(Ti0.94Sn0.06)O3无铅压电陶瓷的模板籽晶定向织构和电学性能研究[D]. 孙媛.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3303742
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