鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、壓電陶瓷在很多領(lǐng)域已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用，例如濾波器、諧振器、傳感器、能量收集器件、制動(dòng)器等。然而，壓電陶瓷材料主要成分含鉛，大量的壓電陶瓷材料的使用，勢(shì)必會(huì)給環(huán)境和人體健康帶來(lái)傷害，因此，開發(fā)無(wú)鉛壓電陶瓷材料的任務(wù)迫在眉睫。具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈮酸鉀鈉無(wú)鉛壓電陶瓷，由于其相對(duì)低的介電常數(shù)，很高的機(jī)械耦合因素，很高的居里溫度(～420℃)和良好的鐵電性能(Pr=33μC/cm2)，被認(rèn)為是未來(lái)最有潛力取代鋯鈦酸鉛的無(wú)鉛壓電陶瓷材料。化合物摻雜

2、改性是提升無(wú)鉛壓電陶瓷材料性能的方法之一，主要原理是將陶瓷材料的To-T和TR-O轉(zhuǎn)變峰移到室溫附近，形成準(zhǔn)同型相界，室溫下陶瓷材料兩相或三相共存，從而提高陶瓷材料的壓電性能。
　　本課題采用傳統(tǒng)的固相合成法，對(duì)(1-x)KNN-xCaZrO3(SrTiO3、BaZrO3)、(1-x-y)KNN-xBaZrO3-y(Bi0.5Li0.5)TiO3、0.94KNN-(0.06-x)LiSbO3-xBi0.5(Na0.82K0.18)

3、0.5ZrO3和0.94KNN-(0.06-x)LiSbO3-x(Bi0.5Ag0.5)ZrO3四個(gè)體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有的體系都有完整的相結(jié)構(gòu)演變過(guò)程，和相界區(qū)域。在相界區(qū)域中的陶瓷材料組分點(diǎn)可以獲得較高的壓電性能和鐵電性能。在(1-x-y)KNN-xBaZrO3-y(Bi0.5Li0.5)TiO3體系中，x=0.06，y=0.02時(shí)，獲得良好的壓電性能d33=185pC/N，kp=41.5％。在0.94KNN-(0.0

4、6-x) LiSbO3-xBi0.5(Na0.82K0.18)0.5ZrO3體系中，x=0.025時(shí)有最高的壓電性能d33=185pC/N，d33*=227pm/V, kp=34％。在0.94KNN-(0.06-x)LiSbO3-x(Bi0.5Ag0.5)ZrO3體系中，x=0.025時(shí)有最高的壓電性能225pC/N，d33*=275pm/V，kp=42％。兩步燒結(jié)法在(1-x-y)KNN-xBaZrO3-y(Bi0.5Li0.5)Ti

5、O3、0.94KNN-(0.06-x)LiSbO3-x(Bi0.5Ag0.5)ZrO3兩個(gè)體系中的運(yùn)用，對(duì)陶瓷材料的壓電性能有15％及以上的提升，是未來(lái)提升無(wú)鉛壓電陶瓷材料的重要方法之一。0.94KNN-(0.06-x)LiSbO3-x(Bi0.5Ag0.5)ZrO3體系中測(cè)試了陶瓷材料的壓電性能隨溫度的變化，結(jié)果顯示所有的組分樣品都有很好的壓電性能高溫保持能力，說(shuō)明該體系不僅具有較高的壓電性能，在未來(lái)的無(wú)鉛壓電陶瓷材料高溫應(yīng)用領(lǐng)域有很