含软铋矿结构极性陶瓷的压电性能与机理研究
发布时间：2021-11-24 02:19
压电材料作为一类能够实现电能与机械能相互转换的功能材料,广泛应用于滤波器、驱动器、谐振器、传感器、蜂鸣器和超声换能器等各种电子元器件中。压电材料包括压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物以及压电复合材料。其中压电陶瓷以其优异的性能、制备工艺简单、生产成本较低、具有丰富的组分和性能可调性等优点在实际生产和生活中占有重要地位。压电陶瓷通常为存在自发极化的铁电陶瓷,其压电性起源于非中心对称的晶体结构,具有对称中心的材料不具有本征压电性。PZT压电陶瓷作为应用最为广泛的压电材料,需要大量的氧化铅原料,在材料制备与废弃处理过程中对人类健康和环境造成一定的危害。另外,随着航空航天、汽车、冶金与石油化工等领域的迅猛发展,对材料压电性能提出更高的要求,为了满足各个应用领域的不同需求,研究者们对环境友好型无铅压电陶瓷做改性研究的同时,不断开发研究新型的压电材料。作者所在课题组在近期研究工作中原创性发现了一类特殊的新型的含软铋矿结构极性陶瓷材料。这类利用传统陶瓷制备工艺制得的陶瓷材料外观上与普通铁电压电陶瓷无明显差异,但是样品烧结完成即表现出较强的压电性,不需要施加外电场进行极化。样品压电性在远高于铁电相居里温度...
【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】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２电介质晶体的分类及其相互关系［３］??
图１．８复合压电材料计算模型示意图［５４１??性玻璃陶瓷??璃陶瓷，又称微晶玻璃，是通过玻璃受控结晶而形成的一类多晶材性能既取决于组成相的固有属性，又受到形成的微观组织影响１５＇大量微小晶体和少量残留玻璃相所组成的无孔复合体，集中了玻璃其内部结晶构造比许多极性陶瓷材料中的晶体要细得多，且更加均有气孔，具有良好的力学、电学、光学等性能，广泛应用于机械工航空航天、生物医学等等各个领域。??
部均匀分布，性能相同，且材料中的晶界和两相间的界面以及内部可能存在的气孔??等都忽略不计。压电复合材料的性能参数可以通过并联（ｐａｒａｌｌｅｌ）模型、串联（ｓｅｒｉｅｓ）??模型以及立方（ｃｕｂｅ）模型三种计算模型进行大概评估，三种模型示意图如图１．８所??示［５３］，介电常数与压电常数的计算归结如下风５４’＇??￡?＝?＋?Ｖ２￡２?（１－５）??ｉ?＝?＾?＋?＾．?（１－６）??￡?￡２??￡?＝（一知一（以／３）?ｄ－７）??公式（１－５）、（１＊６）、（１－７）分别为并联、串联以及立方三种模型下相对介电常数ｅ??的计算公式，其中，Ｓ、￡：１、幻分别代表复合材料、相１、相２的介电常数，Ｖｉ、Ｗ??分别是组成复合材料的两相各占的体积分数。??ｄ?一?Ｖｌｄ３３（ｌ）＾３３（２）＋＾２＾３３（２）５３３（１）?ｑ?ｇｖ??幻?ｕｌＳ３３（２）＋ｕ２ｓ３３（ｌ）??Ｊ?＿＿?Ｖｌｄ３３｛ｌ）￡２＾２＾３３（２）￡ｌ?／１?ａ＼??心－一—?ｄ－９）??ｄ３３＝?７???（ｌ－ｌ〇）??公式（１－８）、（１－９）、（１－１０）分别为并联、串联以及立方三种模型下压电常数办的??计算公式，其中為３、兩３（Ｕ、為３？分别表示复合材料，相１，相２的压电常数，力３山、??■％？分别是相１
【参考文献】：
期刊论文
[1]晶态材料中的挠曲电效应:现状与展望[J]. 舒龙龙,梁任宏,喻彦卓,黄文彬,魏晓勇,李飞,江小宁,姚熹,王雨. 现代技术陶瓷. 2018(04)
[2]Bi25FeO40纳米材料的水热制备及光电性能研究[J]. 孙华君,刘依,张勇,郭姗姗,吕来,陈文. 功能材料. 2015(04)
[3]Ba0.75Sr0.25TiO3陶瓷纵向挠曲电系数的测试[J]. 桑胜,骆英,刘军,徐晨光,李康,王晶晶. 中国陶瓷. 2014(06)
[4]新型铁电玻璃陶瓷的研究进展[J]. 张文俊,陈国华,孙乾坤. 电子元件与材料. 2010(03)
[5]定向排列玻璃陶瓷的研究进展[J]. 单小宏,刘咏. 粉末冶金材料科学与工程. 2004(03)
[6]定向排列玻璃陶瓷的研究进展[J]. 单小宏,刘咏. 材料导报. 2004(06)
[7]压电微晶玻璃Ba2-xSrxTiSi2O8极性微晶温度梯度取向生长分析[J]. 张栋杰,丁振亚,姚熹. 硅酸盐学报. 2004(04)
[8]非铁电极性微晶取向生长的结构分析[J]. 张栋杰. 电子显微学报. 2003(06)
[9]非铁电压电玻璃陶瓷极性微晶取向的生长分析[J]. 张栋杰,都有为,丁振亚. 压电与声光. 2002(04)
[10]功能微晶玻璃的研究现状及发展趋势[J]. 肖汉宁,赵运才,刘付胜聪. 材料导报. 2002(08)
本文编号：3515075
【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】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２电介质晶体的分类及其相互关系［３］??
图１．８复合压电材料计算模型示意图［５４１??性玻璃陶瓷??璃陶瓷，又称微晶玻璃，是通过玻璃受控结晶而形成的一类多晶材性能既取决于组成相的固有属性，又受到形成的微观组织影响１５＇大量微小晶体和少量残留玻璃相所组成的无孔复合体，集中了玻璃其内部结晶构造比许多极性陶瓷材料中的晶体要细得多，且更加均有气孔，具有良好的力学、电学、光学等性能，广泛应用于机械工航空航天、生物医学等等各个领域。??
部均匀分布，性能相同，且材料中的晶界和两相间的界面以及内部可能存在的气孔??等都忽略不计。压电复合材料的性能参数可以通过并联（ｐａｒａｌｌｅｌ）模型、串联（ｓｅｒｉｅｓ）??模型以及立方（ｃｕｂｅ）模型三种计算模型进行大概评估，三种模型示意图如图１．８所??示［５３］，介电常数与压电常数的计算归结如下风５４’＇??￡?＝?＋?Ｖ２￡２?（１－５）??ｉ?＝?＾?＋?＾．?（１－６）??￡?￡２??￡?＝（一知一（以／３）?ｄ－７）??公式（１－５）、（１＊６）、（１－７）分别为并联、串联以及立方三种模型下相对介电常数ｅ??的计算公式，其中，Ｓ、￡：１、幻分别代表复合材料、相１、相２的介电常数，Ｖｉ、Ｗ??分别是组成复合材料的两相各占的体积分数。??ｄ?一?Ｖｌｄ３３（ｌ）＾３３（２）＋＾２＾３３（２）５３３（１）?ｑ?ｇｖ??幻?ｕｌＳ３３（２）＋ｕ２ｓ３３（ｌ）??Ｊ?＿＿?Ｖｌｄ３３｛ｌ）￡２＾２＾３３（２）￡ｌ?／１?ａ＼??心－一—?ｄ－９）??ｄ３３＝?７???（ｌ－ｌ〇）??公式（１－８）、（１－９）、（１－１０）分别为并联、串联以及立方三种模型下压电常数办的??计算公式，其中為３、兩３（Ｕ、為３？分别表示复合材料，相１，相２的压电常数，力３山、??■％？分别是相１
【参考文献】：
期刊论文
[1]晶态材料中的挠曲电效应:现状与展望[J]. 舒龙龙,梁任宏,喻彦卓,黄文彬,魏晓勇,李飞,江小宁,姚熹,王雨. 现代技术陶瓷. 2018(04)
[2]Bi25FeO40纳米材料的水热制备及光电性能研究[J]. 孙华君,刘依,张勇,郭姗姗,吕来,陈文. 功能材料. 2015(04)
[3]Ba0.75Sr0.25TiO3陶瓷纵向挠曲电系数的测试[J]. 桑胜,骆英,刘军,徐晨光,李康,王晶晶. 中国陶瓷. 2014(06)
[4]新型铁电玻璃陶瓷的研究进展[J]. 张文俊,陈国华,孙乾坤. 电子元件与材料. 2010(03)
[5]定向排列玻璃陶瓷的研究进展[J]. 单小宏,刘咏. 粉末冶金材料科学与工程. 2004(03)
[6]定向排列玻璃陶瓷的研究进展[J]. 单小宏,刘咏. 材料导报. 2004(06)
[7]压电微晶玻璃Ba2-xSrxTiSi2O8极性微晶温度梯度取向生长分析[J]. 张栋杰,丁振亚,姚熹. 硅酸盐学报. 2004(04)
[8]非铁电极性微晶取向生长的结构分析[J]. 张栋杰. 电子显微学报. 2003(06)
[9]非铁电压电玻璃陶瓷极性微晶取向的生长分析[J]. 张栋杰,都有为,丁振亚. 压电与声光. 2002(04)
[10]功能微晶玻璃的研究现状及发展趋势[J]. 肖汉宁,赵运才,刘付胜聪. 材料导报. 2002(08)
本文编号：3515075
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