BNT基無鉛壓電陶瓷的制備及電學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-07-26 07:58
Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）無鉛壓電材料具有非常優(yōu)良的電學(xué)性能,是目前無鉛壓電材料研究的熱點(diǎn)之一。與PZT鉛基材料相類似,BNT可以與其它鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料固溶形成具有準(zhǔn)同型相界（MPB）的固溶體。本文首先選取了性能較為優(yōu)異的BiCoO3和BaTiO3材料對(duì)BNT陶瓷進(jìn)行固溶,制備了具有準(zhǔn)同型相界的0.975BNT-0.025BC和0.93BNT-0.07BT陶瓷。其中,0.93BNT-0.07BT陶瓷在鐵電、壓電性能上占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì),其剩余極化強(qiáng)度Pr、矯頑場Ec、壓電常數(shù)d33分別為30.6μC/cm2、16.91 kV/cm、150pC/N。為了進(jìn)一步改善陶瓷的性能,基于Bi0.5Na0.5TiO3基陶瓷的固溶研究,選取了性能更加優(yōu)異的0.93BNT-0.07BT陶瓷為基體材料進(jìn)行不同價(jià)態(tài)離子的摻雜改性研究。分別表...
【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁數(shù)】：52 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
壓電效應(yīng)示意圖a)正壓電效應(yīng)b)逆壓電效應(yīng)Fig.1-1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect
著外電場的方向重新排列，使得電疇的自發(fā)極化方向發(fā)生改變，自發(fā)極化取向都在外電場的作用下發(fā)生改變時(shí)，鐵電體就會(huì)發(fā)生化。如圖 1-2，在外電場強(qiáng)度為零時(shí)，電疇的取向沿不同方向隨機(jī)的宏觀極化強(qiáng)度為零；之后隨著電場強(qiáng)度的正向增大，電疇逐漸發(fā)生翻轉(zhuǎn)，宏觀極化強(qiáng)度也隨之增大，如 AC 段。由于翻轉(zhuǎn)需要因此曲線呈現(xiàn)延后的狀態(tài)。當(dāng)電場達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，絕大部分電電場方向重新取向，宏觀極化強(qiáng)度達(dá)到最大值，此時(shí)曲線達(dá)到飽強(qiáng)度稱為飽和極化強(qiáng)度 Ps，如 OE 段。此時(shí)撤除電場，已經(jīng)翻轉(zhuǎn)一定的回轉(zhuǎn)，但是由于電疇之間相互的夾持作用，電疇并不能完的狀態(tài)，此時(shí)的極化強(qiáng)度稱為剩余極化強(qiáng)度，如 OD 段。之后對(duì)個(gè)反向的電場，電疇會(huì)逐漸沿著相反的方向翻轉(zhuǎn)，直到在某個(gè)電化強(qiáng)度再度變?yōu)榱�，這個(gè)電場被稱為矯頑場，如 OF 段；繼續(xù)反鐵電體的極化強(qiáng)度同樣地會(huì)在某個(gè)電場強(qiáng)度下達(dá)到反向飽和，如說，鐵電體的鐵電性只體現(xiàn)在居里溫度以下。其自發(fā)極化強(qiáng)度隨而逐漸降低，并在達(dá)到居里溫度(Tc)后，發(fā)生鐵電-順電相變，轉(zhuǎn)鐵電性消失。有的鐵電體在居里溫度以下具有多個(gè)鐵電相，隨著這些相之間也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。
如介電、彈性、熱學(xué)和光學(xué)等。其中，鐵電性質(zhì)的臨界特性，一般稱為“介電反常”[14]。鐵電體的而增大，并在居里溫度附近達(dá)到最大值，此后鐵電體轉(zhuǎn)稱性增強(qiáng)，介電常數(shù)開始下降，一般用居里-外斯定律[15居里溫度之后的變化規(guī)律，如公式(1-1)所示： 0=CT T C 為居里-外斯常數(shù)，T 為絕對(duì)溫度，T0為居里-外斯溫礦結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷鐵電材料中，研究最為廣泛的晶體結(jié)構(gòu)就是鈣鈦礦型，就是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。其它常見的晶體結(jié)構(gòu)還有鎢青銅型、鉍層狀化合物[16-19]。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶胞可以看成是一個(gè)化學(xué)通式可以用 ABO3 表示。其中，O 表示氧離子，占般為離子半徑較大的陽離子，占據(jù)八個(gè)頂角位置，B 位小的陽離子，占據(jù)體心位置，如圖 1-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷的研究與進(jìn)展——無鉛壓電陶瓷20年發(fā)明專利分析之三[J]. 賃敦敏,肖定全,朱建國,余萍,鄢洪建. 功能材料. 2003(05)
[2]納米晶鈦酸鋇的介電性能[J]. 阮圣平,董瑋,吳鳳清,王永為,于濤,彭增輝,宣麗. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2003(01)
[3]鎢青銅型結(jié)構(gòu)PBNN壓電陶瓷電場-應(yīng)變特性研究[J]. 陳大任,李國榮. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 1998(04)
博士論文
[1]Bi0.5Na0.5TiO3基無鉛壓電材料的結(jié)構(gòu)及物性研究[D]. 郭菲菲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的壓電性能與電疇結(jié)構(gòu)的研究[D]. 秦亞琳.山東大學(xué) 2015
[3]天然鈦鐵礦碳熱、鋁熱原位合成金屬基復(fù)合陶瓷的研究[D]. 吳一.南昌大學(xué) 2005
碩士論文
[1]BaTiO3-Bi0.5Na0.5TiO3系無鉛壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)與電性能研究[D]. 周飛.西南科技大學(xué) 2012
[2]NBT基無鉛壓電陶瓷的制備、結(jié)構(gòu)及電性能研究[D]. 劉麗娟.西安科技大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3303166
【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁數(shù)】：52 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
壓電效應(yīng)示意圖a)正壓電效應(yīng)b)逆壓電效應(yīng)Fig.1-1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect
著外電場的方向重新排列，使得電疇的自發(fā)極化方向發(fā)生改變，自發(fā)極化取向都在外電場的作用下發(fā)生改變時(shí)，鐵電體就會(huì)發(fā)生化。如圖 1-2，在外電場強(qiáng)度為零時(shí)，電疇的取向沿不同方向隨機(jī)的宏觀極化強(qiáng)度為零；之后隨著電場強(qiáng)度的正向增大，電疇逐漸發(fā)生翻轉(zhuǎn)，宏觀極化強(qiáng)度也隨之增大，如 AC 段。由于翻轉(zhuǎn)需要因此曲線呈現(xiàn)延后的狀態(tài)。當(dāng)電場達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，絕大部分電電場方向重新取向，宏觀極化強(qiáng)度達(dá)到最大值，此時(shí)曲線達(dá)到飽強(qiáng)度稱為飽和極化強(qiáng)度 Ps，如 OE 段。此時(shí)撤除電場，已經(jīng)翻轉(zhuǎn)一定的回轉(zhuǎn)，但是由于電疇之間相互的夾持作用，電疇并不能完的狀態(tài)，此時(shí)的極化強(qiáng)度稱為剩余極化強(qiáng)度，如 OD 段。之后對(duì)個(gè)反向的電場，電疇會(huì)逐漸沿著相反的方向翻轉(zhuǎn)，直到在某個(gè)電化強(qiáng)度再度變?yōu)榱�，這個(gè)電場被稱為矯頑場，如 OF 段；繼續(xù)反鐵電體的極化強(qiáng)度同樣地會(huì)在某個(gè)電場強(qiáng)度下達(dá)到反向飽和，如說，鐵電體的鐵電性只體現(xiàn)在居里溫度以下。其自發(fā)極化強(qiáng)度隨而逐漸降低，并在達(dá)到居里溫度(Tc)后，發(fā)生鐵電-順電相變，轉(zhuǎn)鐵電性消失。有的鐵電體在居里溫度以下具有多個(gè)鐵電相，隨著這些相之間也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。
如介電、彈性、熱學(xué)和光學(xué)等。其中，鐵電性質(zhì)的臨界特性，一般稱為“介電反常”[14]。鐵電體的而增大，并在居里溫度附近達(dá)到最大值，此后鐵電體轉(zhuǎn)稱性增強(qiáng)，介電常數(shù)開始下降，一般用居里-外斯定律[15居里溫度之后的變化規(guī)律，如公式(1-1)所示： 0=CT T C 為居里-外斯常數(shù)，T 為絕對(duì)溫度，T0為居里-外斯溫礦結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷鐵電材料中，研究最為廣泛的晶體結(jié)構(gòu)就是鈣鈦礦型，就是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。其它常見的晶體結(jié)構(gòu)還有鎢青銅型、鉍層狀化合物[16-19]。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶胞可以看成是一個(gè)化學(xué)通式可以用 ABO3 表示。其中，O 表示氧離子，占般為離子半徑較大的陽離子，占據(jù)八個(gè)頂角位置，B 位小的陽離子，占據(jù)體心位置，如圖 1-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷的研究與進(jìn)展——無鉛壓電陶瓷20年發(fā)明專利分析之三[J]. 賃敦敏,肖定全,朱建國,余萍,鄢洪建. 功能材料. 2003(05)
[2]納米晶鈦酸鋇的介電性能[J]. 阮圣平,董瑋,吳鳳清,王永為,于濤,彭增輝,宣麗. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2003(01)
[3]鎢青銅型結(jié)構(gòu)PBNN壓電陶瓷電場-應(yīng)變特性研究[J]. 陳大任,李國榮. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 1998(04)
博士論文
[1]Bi0.5Na0.5TiO3基無鉛壓電材料的結(jié)構(gòu)及物性研究[D]. 郭菲菲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的壓電性能與電疇結(jié)構(gòu)的研究[D]. 秦亞琳.山東大學(xué) 2015
[3]天然鈦鐵礦碳熱、鋁熱原位合成金屬基復(fù)合陶瓷的研究[D]. 吳一.南昌大學(xué) 2005
碩士論文
[1]BaTiO3-Bi0.5Na0.5TiO3系無鉛壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)與電性能研究[D]. 周飛.西南科技大學(xué) 2012
[2]NBT基無鉛壓電陶瓷的制備、結(jié)構(gòu)及電性能研究[D]. 劉麗娟.西安科技大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3303166
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