pimnt單晶生長用多晶料的固相合成【開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)論文】

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告開題報(bào)告應(yīng)用化學(xué)應(yīng)用化學(xué)PIMNTPIMNT單晶生長用多晶料的固相合成單晶生長用多晶料的固相合成一、選題的背景與意義一、選題的背景與意義九十年代后期以來，日、美科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)弛豫鐵電單晶鈮鋅酸鉛鈦酸鉛[Pb（Zn12Nb23）PbTiO3][PZNT]和鈮鎂酸鉛鈦酸鉛[Pb（Mg12Nb23）PbTiO3][PMNT]，準(zhǔn)同型相界成分的PZNT、PMNT具有非常高的壓電常數(shù)，跟傳統(tǒng)的壓電材料PZT鐵電陶瓷

2、相比，其壓電常數(shù)d33、機(jī)電耦合系數(shù)K33從600pCN和70%左右分別提高到2000pCN和90%，且其應(yīng)變高達(dá)1%以上，比通常應(yīng)變?yōu)?.1%左右的壓電材料高1個(gè)數(shù)量級。由于此類弛豫鐵電單晶材料的優(yōu)異性能，使其在醫(yī)學(xué)超聲成像、聲納技術(shù)、工業(yè)無損探傷等聲電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。在馳豫鐵電單晶材料的制備技術(shù)方面，目前中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所和美國賓州大學(xué)在該領(lǐng)域中的研究處于國際前沿的領(lǐng)先地位，已生長出大尺寸的PZNT和PMNT晶

3、體，但此類高含鉛鐵電晶體生長存在坩堝侵蝕、熔點(diǎn)較高、晶體均勻性等固有技術(shù)難題，尚難以實(shí)現(xiàn)此類晶體的穩(wěn)定批量生長。從性能角度看，PZNT和PMNT晶體的居里溫度分別為150oC、160oC，屬于居里溫度偏低，在某些實(shí)際使用環(huán)境下其溫度穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致器件會逐漸老化，通常其使用溫度不宜超過85oC。近年來材料學(xué)家還試圖尋找居里溫度更高的馳豫鐵電單晶，稍后發(fā)現(xiàn)了鈮銦酸鉛鈦酸鉛（PINT），其居里溫度高達(dá)240oC，然而，PINT晶體須從添加大

4、量助熔劑PbO的體系中進(jìn)行生長，熔體對任何材料的坩堝的侵蝕作用都極其嚴(yán)重，且晶體生長的排雜過程也相當(dāng)困難，造成所生長晶體尺寸小，且晶體均勻性很差。鑒于PZNT和PMNT晶體的居里溫度偏低，而PINT晶體生長又極其困難的現(xiàn)狀，本課題嘗試將PMNT晶體與PINT晶體加以混合，以生長準(zhǔn)同型相界成分的鈮銦酸鉛鈮鎂酸鉛鈦酸鉛（PIMNT），其化學(xué)式為0.24Pb(In12Nb12)O3（2）形成PIMNT多晶料的固相合成流程，多批次合成PIMNT

5、多晶料錠，生長出大尺寸PIMNT單晶；三、研究的方法與技術(shù)路線三、研究的方法與技術(shù)路線（1）采購99.9%以上純度的化學(xué)試劑PbO、In2O3、4MgCO3Mg(OH)24H2O、Nb2O5和TiO2，準(zhǔn)備球磨機(jī)、壓料磨具、壓料機(jī)等必要設(shè)備。（2）按照適當(dāng)化學(xué)計(jì)量比計(jì)算物料比例，先將初始試劑進(jìn)行烘焙處理，以除去可能含有少量吸附水分，依照所制訂試劑比例稱量物料。（3）將所稱量物料置于剛玉研缽中，先手工混合1小時(shí)，再分裝于尼龍球磨罐中，倒入

6、適量分析純酒精，制成泥漿狀配合料，球磨混料12小時(shí)。（4）經(jīng)球磨的泥漿狀配合料作烘焙處理，將半干物料模壓成餅狀，然后置于馬弗爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，以獲得陶瓷狀致密多晶料錠。（5）以PbO、4MgCO3Mg(OH)24H2O、Nb2O5為初始試劑，按照述操作程序合成二元化合物MgNb2O6，應(yīng)用XRD、差熱熱重分析對所合成化合物進(jìn)行表征。（6）以PbO、In2O3、Nb2O5為初始試劑，通過固相燒結(jié)合成二元化合物InNbO4，應(yīng)用XRD、差熱熱重

7、分析對所合成化合物進(jìn)行表征。（7）將PbO、InNbO4、MgNb2O6、TiO2加以充分研磨混合，按照適當(dāng)計(jì)量比制成配合料，此物料具有化學(xué)式xPb(In12Nb12)O3yPb(Mg12Nb23)O3(1xy)PbTiO3所示組成，通過固相燒結(jié)制備出滿足晶體生長需要的PIMNT多晶料。（8）采用垂直坩堝下降法進(jìn)行PIMNT單晶生長，生長獲得大尺寸PIMNT單晶樣品，對所獲得PIMNT晶體進(jìn)行XRD、差熱熱重分析和壓電性能測試，評估PI

8、MNT多晶料應(yīng)用于單晶生長的效果。四、研究的總體安排與進(jìn)度四、研究的總體安排與進(jìn)度2010.102010.102010.112010.11：閱讀有關(guān)弛豫鐵電單晶PIMNT研究的文獻(xiàn)資料，，探究適宜于獲得高壓電性能單晶的PIMNT多晶料組成，熟悉課題研究方法。2010.122010.122011.012011.01：進(jìn)行系列多晶料的燒結(jié)合成實(shí)驗(yàn)，掌握合成前體化合物以及三元固溶體的適當(dāng)工藝。2011.012011.012011.022011