导读:本文包含了钛酸铋钠基压电陶瓷论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:钛酸铋钠,铌酸盐(NaNbO_3),压电性能,陶瓷性能
钛酸铋钠基压电陶瓷论文文献综述
王瑾,崔巍,王静,宋姣姣[1]（2019）在《钛酸铋钠陶瓷固溶NaNbO_3压电性能研究》一文中研究指出Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)即钛酸铋钠是由Smolensky在1960年发现。其是一种较强的电体,相当复杂,在室温下具有很强的剩余计划强度。随着国内外对于无铅压电以及铁电材料的研究越来越深入;电子原件的片式化、集成化以及微型化使得这种材料在制作时方法多样化、粉体粒度纳米化以及材料组分多样化来提升性能。(本文来源于《四川水泥》期刊2019年10期）
吴磊[2]（2018）在《钛酸铋钠基压电陶瓷的电致应变及电致伸缩特性研究》一文中研究指出钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Ti03,BNT)是一种钙钛矿(AB03)型弛豫铁电体,其具有优良的铁电性(Pr=38 uC/cm2)和较高的居里温度(Tc=320 ℃),被认为是最有可能在实际应用中取代铅基压电材料的先进无铅压电材料体系之一。近年来,随着对BNT基材料研究的日益拓展和深入,人们发现BNT基压电陶瓷不仅在铁电相区具有理想的压电性能,而且在弛豫-铁电相变区域和弛豫相区更分别表现出与铅基材料性能相当的大电致应变和电致伸缩特性。因此,利用多组元复合、离子掺杂改性及A/B位原子取代等技术手段对BNT基材料的铁电-弛豫相变温度及温区进行调控,设计和制备出在室温条件下具有大电致应变或电致伸缩性能的BNT基压电陶瓷就成为目前无铅压电研究领域最热门的课题之一。然而,直至今日BNT基压电陶瓷仍因存在许多不足而难以实用化,例如:对其结构-性能之间的关系以及机电耦合响应的产生机制尚未完全明确;压电、电致应变和电致伸缩等性能还需要得到进一步提升;BNT基体系的大电致应变效应有着所需工作电场强度过高、电学滞后性过大和温度稳定性较差等缺点。鉴于这些问题的存在,本文以BNT基材料的准同型相界(MPB)和多晶态相界(PPB)组分为基础,通过引入化学掺杂剂的手段对其进行物相调控和性能优化,成功制备出了数种具有优异电致应变和电致伸缩性能的BNT基压电陶瓷材料体系,并对这些体系的结构和电学性能进行了系统研究。获得的主要结果如下:1.系统研究了不同含量的CaZrO3掺杂对(1-x)(0.852Bi0.5Na0.5TiO3-0.12Bi0.5K0.5TiO3-0.028BaTiO3)-xCaZrO3(x=0-0.05)压电陶瓷体系物相结构和电学性能的影响。未掺杂的 0.852Bi0.5Na0.5Ti03-0.12Bi0.5K0.5TiO3-0.028BaTiO3 陶瓷在室温条件下表现出显着的铁电压电特征,其铁电-弛豫相变温度(TF-R)高达～109℃。而掺入CaZrO3能够有效降低体系的TF_R,并使得初始的长程铁电相被逐渐破坏。当x≥0.03时,随着TF-R下降至室温附近,样品在室温条件下为铁电相和弛豫相两相共存,此时在外加交变电场作用下会发生弛豫相和铁电相之间的可逆相变,从而导致体系的电致应变性能得到大幅提升。从该体系中获取到的最大室温单极电致应变为x=0.04时的-0.35%,相应的Smax/Emax=500 pm/V。2.用固相烧结法制备出了(1-x)(0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2SrTiO3)-xLiNbO3(x=0-0.08)压电陶瓷体系,并对该体系的组分诱导相变,电致应变和电致伸缩行为进行了系统研究。测试结果表明,将LiNbO3掺入到基质材料0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2SrTiO3中会增强晶体结构的立方对称性和介电的弛豫特性,从而导致了体系中长程铁电相的消失和弛豫相的生成。当x=0.03-0.05时,体系在室温条件下为铁电相和弛豫相两相共存,由于两相具有相近的自由能,所以样品中的弛豫相会在外加电场作用下转变为铁电相且该相变行为可逆,从而导致样品在室温条件下表现出大电致应变效应,其中最优组分x=0.04陶瓷样品的单极应变达到了～0.36%,相应的动态压电常数Smax/Emax=～600pm/V。而且还可以发现当LiNbO3含量较多时(x≥0.06),由于外加电场不足以激发这一电场致相变,体系样品表现出了具有较高电致伸缩系数Q33和优异温度稳定性的电致伸缩效应。x=0.08组分样品的Q33高达～0.028m4/C2,并且该数值在25-120 ℃的温度范围内几乎保持恒定。3.研究了不同组分和温度对 0.985[(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xSrTiO3]-0.015LiNbO3(x=0-0.05)压电陶瓷体系介电、铁电和电致应变性能的影响。室温测试结果表明,少量的SrTiO3(x=0.01)掺杂能够增加体系中铁电畴尤其是非180°畴的密度和活性,从而有效提升了体系的铁电,压电性能。随着ST含量的进一步增加,尽管体系的长程有序铁电相会被严重破坏并向弛豫相发生转变,但是室温电致应变性能却得到了极大增强。当x=0.03时,体系样品在50 kV/cm电场强度下的室温单极电致应变达到最大值～0.44%(Smax/Emax=～880 pm/V),这一大应变响应来源于铁电相与弛豫相共存时两相之间因电场激发而发生的可逆性相变。变温测试结果则表明,SrTiO3含量的增加还能显着增强体系的弛豫特性,从而使得电致应变的温度稳定性得到显着提升,即使在120 ℃的高温条件下,x=0.03组分样品的Smax/Emax仍然高达-490 pm/V。4.对0.985[(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xSrTiO3]-0.015LiNbO3 体系弛豫相组分(x=0.05-0.30)陶瓷样品的电致伸缩和能量存储性能进行了系统研究。测试结果表明,SrTiO3含量的增加能显着降低体系中强极性R3c型PNRs转变为弱极性P4bm型PNRs的相变温度(TR-T),因此经高含量SrTiO3(x≥0.05)掺杂后的体系样品在室温条件下表现出典型的弛豫铁电特征。当x≥0.20时,体系中弛豫相开始占据主导地位并抑制了电场致弛豫-铁电相变的发生,导致样品表现出优异的纯电致伸缩效应。在x=0.25时,体系的综合电致伸缩性能达到最佳,该组分具体的电致伸缩性能为:Suni=～0.22%,Smax/Emax=～344pm/V,Q33=～0.022m4/C2和H=～10.4%。另一方面,电场诱导铁电畴的消失还显着降低了体系的能量损耗密度W2,从而使得体系的室温能量存储性能也得到了大幅提升。在70 kV/cm电场强度下,从该体系中获得的最大室温能量存储密度W1为x=0.25时的～0.79 J/cm3,并且该性能在25-160 ℃温度范围内的变化率低于11%。(本文来源于《南京大学》期刊2018-08-01）
王军[3]（2018）在《钛酸铋钠—钛酸钡陶瓷压电响应与微观结构研究》一文中研究指出本文使用(1-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-xBaTiO_3(BNT-xBT)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08和0.10)为研究对象,采用传统固相烧结法制备BNT-xBT压电陶瓷。系统研究了BNT-xBT压电陶瓷的微观结构、介电性能、铁电性能与压电响应。(1)BNT-xBT压电陶瓷的微观结构与场致相/畴变主要通过SEM、XRD、拉曼衍射和TEM来表征。BNT-x BT压电陶瓷晶粒尺寸随x增加在x≤0.06减小,在x>0.06增加。BNT存在两种纳米孪畴,BNT-6BT的层状畴隙存在极性纳米微区,BNT-10BT中存在多层状畴和纳米畴结构。BNT-xBT陶瓷随x增加从叁方相结构向四方相转变,在x=0.06是叁方和四方相结构共存状态。极化后,叁方结构出现分峰效应,Na-O和Ti-O键极性增强,BNT反相结构得到加强,BNT-6BT出现短程极性纳米畴相向长程有序结构过渡的现象,BNT-10BT的超晶格衍射减弱。(2)BNT-xBT压电陶瓷的介电性能通过极化前后的介电温谱和高场迭加小信号介电常数和损耗来说明。BNT-xBT陶瓷的介电温谱表现出明显的频率弥散现象和热滞后特性。介电损耗峰温度T_m和频率f遵循Vogel-Fulcher(VF)定律,在x=0.06处加热和冷却过程的激活能最小。体系中降温过程的激活能普遍大于升温过程的,冻结温度均比升温过程的低,升降温的特征频率的变化随x增加单调减小的。极化后的BNT-xBT介电温谱也表现出明显的频率弥散现象和热滞后现象,电场极化降低了介电常数ε_r,低温介电弥散基本消失。极化后BNT-xBT陶瓷的T_m与f的VF关系获得的激活能普遍低于未极化状态,极化后的冻结温度比未极化状态的要高。迭加小信号BNT-xBT陶瓷的介电性能在第一个循环电场下产生非均匀极性微区激发的高介电常数,第二个循环介电常数的显着降低,之后的循环介电常数变化不大。介电损耗(tanδ)在第一个电场循环的反向方向最高,随着循环次数增加而逐渐稳定。(3)BNT-xBT陶瓷的电滞回线随着电场增加趋于饱和。纯BNT为代表电滞回线的演变可以分为叁个阶段,电滞回线面积<A>遵循简单的幂律关系,纯BNT第叁阶段α值比第一阶段大得多。BNT-6BT处的铁电的电场依赖性与纯BNT存在较大差异。BNT-10BT的标度行为存在两个阶段。BNT-xBT陶瓷的电滞回线温度依赖性是随温度升高逐渐膨胀饱和。BNT的电滞回线<A>的温度标度关系可分别写为<A>∝T~(0.843)(低温段)和<A>∝T~(0.374)(高温段),在BNT-6BT中则是无单调规律的变化趋势。BNT-10BT的<A>基本上随温度增加呈现增长状态。BNT-xBT陶瓷的铁电的频率依赖性表现在随频率增长导致电滞回线的收缩。BNT的电滞回线以<A>∝f~(-0.325)(低频段)和<A>∝f~(-0.16)(高频段)的形式表示。畴转换过程可以分为叁个区域,即分别是冻结、蠕变和流动区。BNT-xBT陶瓷随循环电场的次数增加电滞回线逐渐收缩。(4)BNT-xBT陶瓷的弱场压电响应通过d_(33)、k_p、k_t和k_t/k_p系列压电参数来说明。其中,d_(33)随x增加在x≤0.06增加,在x>0.06减小,k_p和k_t的变化和d_(33)的基本一致,但是k_t/k_p变化趋势和d_(33)相反。低场应变压电响应通过直流电场极化后的BNT-xBT陶瓷在1/5矫顽场E_C的不同频率的线性应变曲线表征,具有线性趋势和非线性滞后的应变回线。d~*_(33)随着频率增加基本没有出现较大的波动。BNT-x BT高场应变压电响应通过高场应变表征,随电场增强应变回线逐渐成为蝴蝶曲线,d~*_(33)s~+增加,d~*_(33)s~-下降。随着温度增加,蝴蝶曲线逐渐饱满,d~*_(33)s~+基本上单调递增,d~*_(33)s~-基本上是单调递减。BNT-x BT迭加小信号压电响应通过压电滞后回线表征,随着电场循环次数的增加,应变曲线逐渐收缩,d~*_(33)s~+逐渐降低,d~*_(33)s~-逐渐增加。随着迭加小信号电场循环次数增加,压电回线逐渐收缩,d_(33)在第一个循环迭加电场中出现最大值,之后依次递减。(5)为了改善BNT基陶瓷大电场诱导应变与应变滞后不能协同的问题,通过BNT与弛豫体复合形成铁电弛豫陶瓷的方法,研究了(1-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-xSr_(0.85)Bi_(0.1)TiO_3(BNT-x SBT,x=0.4,0.5,0.6和0.7)陶瓷的弛豫特性、电致伸缩应变行为。发现了低温下的铁电弛豫和高温下的Maxwell-Wagner介电弛豫共存现象。同时,获得了零滞后P-E回线及非常高的压电应变系数d_(33)=1658 pC/N,同时具有大的电致伸缩系数Q=0.287m~4C~(-2)。铁电弛豫行为和巨电致伸缩应变可能与遍历态极性微区的重新取向和反转以及Bi~(3+)偏离中心位置和孤对电子的组合效应有关。(本文来源于《桂林电子科技大学》期刊2018-06-01）
刘霄,徐小敏,杜慧玲[4]（2018）在《A/B位双取代钛酸铋钠基压电陶瓷性能研究》一文中研究指出采用固相烧结方法制备了Bi、Co同时取代化学计量比钛酸铋钠基(Bi0.5+x/2Na0.5-x/2)0.94Ba0.06Ti1-xCoxO3无铅压电陶瓷,研究了材料中A/B位缺陷对其电滞回线和电致应变的影响。结果表明陶瓷具有均一的赝立方结构,随着掺杂量的增加,材料铁电-弛豫相转变温度降低,应变增加。同时材料在疲劳过程中伴随着弛豫相的增多,在较低电场下产生较大的应变(0.458%),逆压电常数d33(9)达到770 pm/V。介电温谱和电滞回线上反常变化与化学计量比陶瓷中产生的A/B位缺陷偶极子密切相关,并表明这种缺陷偶极子是以氧空位为媒介形成的。(本文来源于《无机材料学报》期刊2018年06期）
白文[5]（2018）在《钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其织构化制备研究》一文中研究指出Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基无铅压电陶瓷材料具有良好的铁电性能:高的居里温度、剩余极化强度、场致应变和各向异性显着的机电耦合系数,被认为是目前最有希望取代含铅压电陶瓷的无铅压电材料之一。适用于传感器、驱动器、换能器、定位仪器等各种设备中。本论文以BNT基压电陶瓷为研究对象,对其准同型相界区进行了探讨;深入研究Hf~(4+)B位取代Ti~(4+)对该体系陶瓷形貌、相结构、介电、压电、逆压电等方面的影响;探索了该体系陶瓷织构化工艺对其性能的影响。通过XRD,SEM等检测手段观察其物相组成及微观结构,利用相关检测设备研究工艺和配方对陶瓷样品介电、压电和逆压电性能的影响。通过实验得到以下主要结论:(1)对于配方为{[Bi_(0.5)(Na_(85?96)K_(11?96))_(0.5)]_((1-x))Ba_x}TiO_3,x=0.03-0.07,陶瓷样品的相结构均为铁电叁方相与铁电四方相共存,压电介电性能具有处于准同型相界组分的特征。相对于已有的研究结果而言,本实验的研究结果说明了BNT-BKT-BT叁元系压电陶瓷具有更宽的准同型相界组分区。当x=0.05时,样品具有较好的综合性能,其压电常数d_(33)=142pC/N,介电常数ε~T_(33)/ε_0=1195。(2)研究HfO_2的B位微量取代对(Bi_(0.475)Na_(0.405)K_(0.055)Li_(0.015))_(0.95)Ba_(0.05)TiO_3陶瓷的结构和性能的影响。发现Hf~(4+)对Ti~(4+)的取代明显改变陶瓷样品的相结构,并影响样品的压电、逆压电和介电性能。当HfO_2的添加量为1mol%时,样品的负场致应变基本消失,样品具有较高的场致应变性能。在6kV/mm的电场作用下,样品的应变达到0.295%,逆压电系数(d~*_(33)=490pm/v,介电常数ε~T_(33)/ε_0=1408。(3)本文以Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3为晶种,采用反应模晶生长的方法制备织构化的(Bi_(0.475)Na_(0.405)K_(0.055)Li_(0.015))_(0.95)Ba_(0.05)Ti_(0.995)Hf_(0.005)O_3陶瓷。研究结果表明,在保温4h的条件下,可获得了织构度达到80%以上的陶瓷。相对于随机取向的样品而言,其压电常数和逆压电系数均提高了50%以上。当烧成温度为1100℃时,织构化的陶瓷具有优异的压电和逆压电性能:d_(33)=223pC/N,(d~*_(33)=805pm/V。(本文来源于《广东工业大学》期刊2018-05-01）
葛瑞芳[6]（2017）在《A/B位掺杂钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的电致应变研究》一文中研究指出本文选择钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3,简称BNT)基陶瓷为研究对象,以Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3和Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-BaTiO_3-K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3为基础体系,利用传统固相法制备陶瓷样品,系统地研究A/B位掺杂离子的种类和含量对陶瓷相结构、电学性能的影响。研究了Li单掺杂A位对(Bi_(1-x)Li_x)_(0.5)(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)TiO_3(0.16BNKT-xLi)和(Bi_(1-x)Li_x)_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3(0.2BNKT-xLi)(x=0、0.01、0.02、0.04)两种陶瓷体系的相结构和电学性能的影响。XRD结果表明,当Li~+掺杂取代A位Bi~(3+)后,陶瓷材料发生由叁方四方共存相向伪立方相的转变。电滞回线表明随掺杂含量逐渐加大,材料的饱和极化强度、剩余极化强度都有所降低,矫顽场略微增大,同时材料的正应变和负应变随之降低,表明低价Li的引入在一定程度上起到了使材料变“硬”的效果。为了抵消低价Li掺杂带来的电荷失衡,同时在B位引入Nb离子,形成A/B位复合掺杂(Bi_(1-x)Li_x)_(0.5)(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)(Ti_(1-x)Nb_x)O_3(0.16BNKT-xLiNb),在XRD结果中也发现了相转变过程,并且当x=0.05,材料发生铁电到弛豫相的转变,在单极电场下应变能达到最大0.38%@5.5 kV/mm,其逆压电系数d~*_(33)达到690 pm/V,应变滞后值达到为69%。研究了B位Sb单掺杂和Al/Sb复合掺杂对Bi_(0.5)(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Ti_(1-x)Sb_xO_3(0.16BNKT-xSb)和Bi_(0.5)(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Ti_(1-x)(Al_(0.5)Sb_(0.5))_xO_3(0.16BNKT-xAlSb)相结构和电学性能的影响。XRD结果表明随着掺杂含量增加,材料均发生了相转变过程,变为伪立方相结构。电滞回线中,Sb的掺杂材料有从铁电相向顺电相转变的趋势,Al/Sb复合共掺降低了陶瓷的铁电有序性,发生铁电-弛豫相变过程。单掺Sb~(5+)与Al~(3+)/Sb~(5+)离子共掺对材料性能的影响相近,使材料的相转变温度降低至室温附近,当BNKT-xSb处在相转变温度时,其应变能达到最大0.30%@5.5kV/mm(d~*_(33)最大为545 pm/V),而0.16BNKT-xAlSb能达到最大0.18%@5.5kV/mm(d~*_(33)最大为327 pm/V)。研究了B位CuO掺杂对BNT-BT-KNN陶瓷相结构、形貌、电学性能的影响。结果表明,掺杂后材料处于叁方和四方共存的准同型相界,CuO掺杂产生的液相在烧结过程中起到助烧作用,将烧结温度降低至950°C,降低了材料的铁电有序性,铁电弛豫相转变温度T_(F-R)从70°C降低至室温附近。掺杂后样品最大应变S_(max)=0.37%@5 kV/mm,逆压电系数d~*_(33)达到740 pm/V。(本文来源于《天津大学》期刊2017-12-01）
李彬[7]（2017）在《钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备及电性能研究》一文中研究指出随着科学技术的发展,铅基压电陶瓷元器件越来越广泛的应用于社会生活的各个领域。但是,铅基压电陶瓷中的铅元素对环境和人体健康都有严重的危害。因此,探索可替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷,成为各国科研工作者密切关注的课题。钛酸铋钠((Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3,简称为NBT)基压电材料,具有良好的铁电性能,表现出良好的发展潜力。本论文对其进行了深入的研究,主要内容概括如下:(1)采用水热法制备得到具有线状、片状和立方块状叁种不同形貌的NBT纳米晶。通过XRD、SEM和TEM等测试手段,研究了反应时间、反应温度和NaOH浓度对NBT纳米晶的结晶性,形貌以及结构的影响。结果表明,延长反应时间、升高反应温度以及增加NaOH浓度均有利于NBT纳米晶结晶性的增强。根据水热条件与NBT纳米晶形貌的对应关系,提出了不同形貌NBT纳米晶的生长机理,为多形貌纳米压电材料的制备提供了理论依据。(2)以叁种不同形貌的NBT纳米晶为前驱体,通过传统固态烧结方法制备了NBT无铅压电陶瓷。通过XRD和SEM等测试手段对NBT无铅压电陶瓷的晶粒和铁电畴进行了详细表征,并对陶瓷晶粒尺寸和畴尺寸进行了统计分析。结果表明,NBT纳米晶的形貌对NBT无铅压电陶瓷的晶粒生长模式具有较大影响,导致了不同尺寸NBT无铅压电陶瓷晶粒的形成,进而影响了铁电畴的生长。研究了NBT纳米晶形貌对陶瓷晶粒尺寸和铁电畴尺寸的影响,提出了相关机理解释,有助于深入理解陶瓷晶粒和铁电畴的生长行为。(3)研究了NBT无铅压电陶瓷的压电、铁电和介电性能。分析了电学性能、陶瓷晶粒以及铁电畴的相互关系,并提出了相应的影响机理。结果表明,在陶瓷烧结过程中,NBT纳米晶的形貌影响了NBT无铅压电陶瓷晶粒的生长模式,得到了不同尺寸的陶瓷晶粒和铁电畴,进而导致NBT无铅压电陶瓷表现出不同的电学性能,指出了一条可行的高性能无铅压电陶瓷的制备方法。(4)以Mn、Fe和La掺杂的NBT基无铅压电陶瓷为前驱体,采用高温石墨还原法制备了NBT基超材料。研究发现,高温还原过程中,NBT基无铅压电陶瓷与石墨的接触表面产生了大量氧空位,在其内部化学元素呈梯度分布,晶格发生畸变,从而获得NBT基超材料。在宏观层面,NBT基超材料具有曲面形变和应变梯度,增大了挠曲电效应对NBT超材料电极化的贡献,使NBT基超材料表现出优秀的有效压电性能,为寻找可替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷指出新方向。(本文来源于《北京理工大学》期刊2017-06-01）
江娜[8]（2016）在《稀土掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的结构、铁电、压电及荧光性能研究》一文中研究指出压电陶瓷材料是一类非常重要的功能材料,在制动器、换能器、滤波器等方面都有广泛应用。但是,目前使用最多的是铅基压电陶瓷,众所周知,铅基压电陶瓷材料中含有强毒性的氧化铅,在其制备生产、使用及废弃处理过程中,都会对生态环境及人类健康产生严重的危害。因此,近年来,越来越多的科研工作者们致力于发展和研究高性能的无铅压电材料,以替代传统铅基陶瓷。钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3)陶瓷因具有良好的铁电性和高的居里温度被誉为最有希望替代铅基陶瓷的材料体系,但同时高的矫顽场使得其极化变得困难,因而压电性能较差。另一方面,随着科技发展的日新月异,器件朝着微型化和多功能化发展。近年来,稀土掺杂的铁电-荧光多功能材料受到广泛关注。本文将稀土离子引入Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基材料中形成了0.94(Bi_(1-x)Dy_x)_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06Ba TiO_3、0.94(Bi_(1-x)Sm_xNa)_(0.5)TiO_3-0.06Ba TiO_3、(Bi_(1-x)Tm_x)_(0.5)(Na_(0.85)K_(0.15))_(0.5)TiO_3陶瓷体系,重点研究了稀土掺杂对BNT基钙钛矿材料铁电、压电和荧光性能的影响。主要研究内容及结果如下:(1)采用传统固相法成功制备了0.94(Bi_(1-x)Dy_x)_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06Ba TiO_3(x=0,0.005,0.010,0.015,0.020,0.025和0.030)陶瓷样品,系统研究了组分对陶瓷铁电、压电和荧光性能的影响。所有陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构,且形成了叁方相和四方相的准同型相界(MPB)。部分Dy~(3+)取代Bi~(3+)显着增强了材料的压电性能。在x=0.025时,材料获得最优的压电性能:d33=190 p C/N,kP=37.2%。添加Dy~(3+)之后诱导出了材料的荧光性能,在478 nm附近发蓝光,575 nm附近发黄光,分别对应Dy~(3+)的~4F_(9/2)→6H15/2和~4F_(9/2)→6H13/2的Dy~(3+)跃迁。在x=0.025时,陶瓷的荧光性能最优。研究结果显示出,当Dy~(3+)掺杂量为2.5 mol%时,能获得了最佳的压电性能,强的铁电性能和优异的荧光性能。(2)采用传统固相法制备了0.94(Bi_(1-x)Sm_xNa)_(0.5)TiO_3-0.06Ba TiO_3(x=0-0.05)无铅压电陶瓷,系统研究了材料的结构、压电、铁电和荧光性能。所有的的陶瓷具有良好的致密性。陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构,且为叁方相和四方相共存。在少量掺杂Sm~(3+)(x≤0.035)后,陶瓷压电性能得到强化,d33由147 p C/N增加至172p C/N,然而,过量的Sm~(3+)(x=0.035-0.05)则会劣化其压电性能,d33由172 p C/N逐步减少至18 p C/N。在406 nm激发波长下,陶瓷显示出叁个明显的发射峰,分别位于563 nm(~4G_(5/2)→~6H_(5/2)),597 nm(~4G_(5/2)→6H7/2)和645 nm(~4G_(5/2)→~6H_(9/2))。在564 nm发射波长下,能得到Sm~(3+)的5个激发峰位于407,420,464,440和479 nm处,分别对应Sm~(3+)的~6H_(5/2)→~4F_(7/2),~6H_(5/2)→(6P,4P)5/2,~6H_(5/2)→4G9/2,~6H_(5/2)→~4I_(11/2),13/2和~6H_(5/2)→~4M_(15/2)能级跃迁。其中,~4G_(5/2)→~6H_(5/2)和~6H_(5/2)→~4F_(7/2)对应的发射峰强度随着x的增大呈现先增大后减小的趋势。在x=0.035时,材料显示出最优的荧光性能。材料的平均衰减时间τav随着x的增大由1.0869 ms减少至0.7850 ms。(3)采用传统固相法制备了(Bi_(1-x)Tm_x)_(0.5)(Na_(0.85)K_(0.15))_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷,研究了Tm~(3+)掺杂量对其结构、铁电性、压电性和上转换发光性能的影响。所有陶瓷均为纯的钙钛矿结构,且Tm~(3+)固溶进了Bi_(0.5)(Na_(0.85)K_(0.15))_(0.5)TiO_3的晶格中形成了均一均匀的固溶体,陶瓷存在叁方-四方的准同型相界。Tm~(3+)的掺杂使得陶瓷的粒径发生明显的变化,呈现先增大后减小的趋势。当x逐渐增加至0.08时,陶瓷的矫顽场Ec从4.10 k V/mm逐渐减小至0.98 k V/mm,铁电性能得到强化。在掺杂少量的Tm~(3+)后,陶瓷的压电性能得到显着提高,在x=0.02时,压电系数d33达到153p C/N。但是,过量的Tm~(3+)会弱化其压电性能。陶瓷显示出明显的上转换发光性能,在980 nm的激发波长下,陶瓷能获得叁个非常明显的特征峰,分别位于486nm、550 nm和649 nm处,且分别对应了Tm~(3+)叁个能级跃迁:~1G_4→~3H_6、~1G_4→~3F_4和~3 F _(23)→~3H_6。(本文来源于《四川师范大学》期刊2016-05-25）
张书宇[9]（2016）在《钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备与电致应变性能研究》一文中研究指出压电陶瓷在现代社会中扮演着重要的角色,广泛地应用于传感器、驱动器、超声波马达以及滤波器等电子器件。钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称BNT)具有优良的铁电性和较大的机电耦合系数,被认为是最具潜力的无铅压电材料之一。2007年,人们在对BNT进行掺杂改性时发现了大电致应变效应。但引发大电致应变效应所需电场强度往往高于压电陶瓷实际工作环境,不利于其实用化。为此人们进行了诸多探索,并利用构建弛豫相-铁电相复相陶瓷的方法,成功降低了大电致应变效应所需电场强度。据此,本论文先制备BNT基二元固溶体以期获得大电致应变无铅压电陶瓷体系。再以此为基础制备复相无铅压电陶瓷,以探究复相陶瓷在低电场下的电致应变性能,并且研究了这些材料的结构、介电性质、铁电性能以及压电性能。(1)我们在BNT中引入SrTiO3(ST),构建了(1-x)BNT-xST(0.2≤x≤0.28)无铅压电陶瓷体系。X线衍射结果表明所有组分均形成了纯的钙钛矿结构,并呈准立方相。介电性质表明,在x≥0.22时体系表现出明显的弛豫铁电体特征。铁电性能表明,在BNT中引入ST降低了体系的铁电性,并在x≥0.22时观察到了类似反铁电体的电滞回线,表明ST破坏了BNT中的长程铁电畴并形成了非极性相。电致应变性能表明,在超过50 kV/cm的电场作用下,体系的单极应变值在x=0.26时达到最大,其在30、40、50、60及70 kV/cm的电场下d33*分别达到259、412、521、488及463 pm/V。(2)基于对BNT-ST体系的研究,我们在0.74BNT-0.26ST的基础上,构建了(1-y)(0.74BNT-0.26ST)-yBT(0.1≤y≤0.4)复相无铅压电陶瓷体系。在显微结构表征中观察到了两种不同晶粒的存在。介电性质表明,体系依然表现出弛豫特征。铁电性能表明,BT的引入显着增强了体系的铁电性。电致应变性能表明,在30kV/cm的电场作用下,y=0.2的组分获得了最大的单极应变(～0.10%),此时d33*=344pm/V。在低电场下的大电致应变效应来源于复相陶瓷中改变了的电场分布,该结构中弛豫相的电场强度得到提高,从而使得大电致应变效应可以在低电场下实现。(本文来源于《南京大学》期刊2016-05-01）
茹扎·阿巴合[10]（2016）在《高温铋层钛酸铋钠压电陶瓷的复合改性研究》一文中研究指出Aurivillus首先发现了含铋层状结构化合物,铋层状结构铁电材料作为具有潜在应用价值的无铅压电材料,特别是在高温压电领域的应用,使其得到了较为广泛地研究。由于其相对较低的介电常数,低介电损耗,高介电击穿强度,强各向异性机电耦合系数和低的谐振频率温度系数,这些特征连同它们的高居里温度(Tc),使铋层状结构压电陶瓷在高温高频领域具有广阔的应用前景。1.制备了一系列Bi含量改变的Na0.5Bi4.5Ti4015 (NBT)陶瓷,其分子式为：Na0.5Bi4.5(1+X)Ti4O15(x=-0.04,0.00,0.04,0.06)。改变Bi含量的Na0.5Bi4.5Ti4O15系列陶瓷使用传统固体反应方法合成,改变Bi含量有效提高了该系列陶瓷的压电性能和介电性能。当x=0.04时,陶瓷压电常数为16 pC/N,介电损耗仅为0.30%。室温下平面机电耦合系数kp的数值为(～6%),厚度机电耦合系数kt数值为(-26%),展现出很强的各向异性行为。随着Bi含量的增加,样品居里温度逐渐升高。当温度为500℃时,电阻率仍然高于104Ω·m。改变Bi含量的Na0.5Bi4.5Ti4O15系列陶瓷的性能获得了较大地提高,Bi含量的高低对铋层陶瓷的结构和性能具有很重要的影响。2.研究了B位(W/Nb)复合取代改性对Bi45Ti4O15陶瓷的性能的影响。该系列陶瓷使用传统固体反应方法合成,其分子式为：Na0.5B14.5Ti4-x (W/Nb)x/2O15(x=0.000,0.015,0.020,0.025,0.040)。(W/Nb)复合取代改性有效地提高了该系列陶瓷的压电活性和介电性能。改性的Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷的介电和压电性能表现出很好的温度稳定性,加上其高居里温度Tc-645℃,优良的压电系数～28pC/N,使该系列陶瓷在高温应用领域具有潜在应用价值。3.研究了A位Ce取代改性对已经B位W/Nb取代的(NaBi)0.5Bi4Ti3.98(WNb)0.01O15压电陶瓷结构以及压电、介电性能的影响。其分子式为：(NaBi)0.5Bi4-xCexTi3.98(WNb)0.01O15(x=0.00,0.02,0.04,0.06)。Ce取代改性提高了该系列陶瓷的高温电阻率约一个数量级,其压电性能和介电性能也获得了很大的提高。当x=0.04时,压电常数d33和居里温度数值分别为31pC/N,660℃室温下厚度振动机电耦合系数kt的数值为(～36%),平面振动机电耦合系数kp数值为(～8%),在室温下介电损耗仅为0.20%。在350-560℃温度范围内x=0.04的电阻率高于x=0.00的电阻率,当温度为500℃时,电阻率仍然高于105Ω·m。(本文来源于《山东大学》期刊2016-04-20）
钛酸铋钠基压电陶瓷论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Ti03,BNT)是一种钙钛矿(AB03)型弛豫铁电体,其具有优良的铁电性(Pr=38 uC/cm2)和较高的居里温度(Tc=320 ℃),被认为是最有可能在实际应用中取代铅基压电材料的先进无铅压电材料体系之一。近年来,随着对BNT基材料研究的日益拓展和深入,人们发现BNT基压电陶瓷不仅在铁电相区具有理想的压电性能,而且在弛豫-铁电相变区域和弛豫相区更分别表现出与铅基材料性能相当的大电致应变和电致伸缩特性。因此,利用多组元复合、离子掺杂改性及A/B位原子取代等技术手段对BNT基材料的铁电-弛豫相变温度及温区进行调控,设计和制备出在室温条件下具有大电致应变或电致伸缩性能的BNT基压电陶瓷就成为目前无铅压电研究领域最热门的课题之一。然而,直至今日BNT基压电陶瓷仍因存在许多不足而难以实用化,例如:对其结构-性能之间的关系以及机电耦合响应的产生机制尚未完全明确;压电、电致应变和电致伸缩等性能还需要得到进一步提升;BNT基体系的大电致应变效应有着所需工作电场强度过高、电学滞后性过大和温度稳定性较差等缺点。鉴于这些问题的存在,本文以BNT基材料的准同型相界(MPB)和多晶态相界(PPB)组分为基础,通过引入化学掺杂剂的手段对其进行物相调控和性能优化,成功制备出了数种具有优异电致应变和电致伸缩性能的BNT基压电陶瓷材料体系,并对这些体系的结构和电学性能进行了系统研究。获得的主要结果如下:1.系统研究了不同含量的CaZrO3掺杂对(1-x)(0.852Bi0.5Na0.5TiO3-0.12Bi0.5K0.5TiO3-0.028BaTiO3)-xCaZrO3(x=0-0.05)压电陶瓷体系物相结构和电学性能的影响。未掺杂的 0.852Bi0.5Na0.5Ti03-0.12Bi0.5K0.5TiO3-0.028BaTiO3 陶瓷在室温条件下表现出显着的铁电压电特征,其铁电-弛豫相变温度(TF-R)高达～109℃。而掺入CaZrO3能够有效降低体系的TF_R,并使得初始的长程铁电相被逐渐破坏。当x≥0.03时,随着TF-R下降至室温附近,样品在室温条件下为铁电相和弛豫相两相共存,此时在外加交变电场作用下会发生弛豫相和铁电相之间的可逆相变,从而导致体系的电致应变性能得到大幅提升。从该体系中获取到的最大室温单极电致应变为x=0.04时的-0.35%,相应的Smax/Emax=500 pm/V。2.用固相烧结法制备出了(1-x)(0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2SrTiO3)-xLiNbO3(x=0-0.08)压电陶瓷体系,并对该体系的组分诱导相变,电致应变和电致伸缩行为进行了系统研究。测试结果表明,将LiNbO3掺入到基质材料0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2SrTiO3中会增强晶体结构的立方对称性和介电的弛豫特性,从而导致了体系中长程铁电相的消失和弛豫相的生成。当x=0.03-0.05时,体系在室温条件下为铁电相和弛豫相两相共存,由于两相具有相近的自由能,所以样品中的弛豫相会在外加电场作用下转变为铁电相且该相变行为可逆,从而导致样品在室温条件下表现出大电致应变效应,其中最优组分x=0.04陶瓷样品的单极应变达到了～0.36%,相应的动态压电常数Smax/Emax=～600pm/V。而且还可以发现当LiNbO3含量较多时(x≥0.06),由于外加电场不足以激发这一电场致相变,体系样品表现出了具有较高电致伸缩系数Q33和优异温度稳定性的电致伸缩效应。x=0.08组分样品的Q33高达～0.028m4/C2,并且该数值在25-120 ℃的温度范围内几乎保持恒定。3.研究了不同组分和温度对 0.985[(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xSrTiO3]-0.015LiNbO3(x=0-0.05)压电陶瓷体系介电、铁电和电致应变性能的影响。室温测试结果表明,少量的SrTiO3(x=0.01)掺杂能够增加体系中铁电畴尤其是非180°畴的密度和活性,从而有效提升了体系的铁电,压电性能。随着ST含量的进一步增加,尽管体系的长程有序铁电相会被严重破坏并向弛豫相发生转变,但是室温电致应变性能却得到了极大增强。当x=0.03时,体系样品在50 kV/cm电场强度下的室温单极电致应变达到最大值～0.44%(Smax/Emax=～880 pm/V),这一大应变响应来源于铁电相与弛豫相共存时两相之间因电场激发而发生的可逆性相变。变温测试结果则表明,SrTiO3含量的增加还能显着增强体系的弛豫特性,从而使得电致应变的温度稳定性得到显着提升,即使在120 ℃的高温条件下,x=0.03组分样品的Smax/Emax仍然高达-490 pm/V。4.对0.985[(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xSrTiO3]-0.015LiNbO3 体系弛豫相组分(x=0.05-0.30)陶瓷样品的电致伸缩和能量存储性能进行了系统研究。测试结果表明,SrTiO3含量的增加能显着降低体系中强极性R3c型PNRs转变为弱极性P4bm型PNRs的相变温度(TR-T),因此经高含量SrTiO3(x≥0.05)掺杂后的体系样品在室温条件下表现出典型的弛豫铁电特征。当x≥0.20时,体系中弛豫相开始占据主导地位并抑制了电场致弛豫-铁电相变的发生,导致样品表现出优异的纯电致伸缩效应。在x=0.25时,体系的综合电致伸缩性能达到最佳,该组分具体的电致伸缩性能为:Suni=～0.22%,Smax/Emax=～344pm/V,Q33=～0.022m4/C2和H=～10.4%。另一方面,电场诱导铁电畴的消失还显着降低了体系的能量损耗密度W2,从而使得体系的室温能量存储性能也得到了大幅提升。在70 kV/cm电场强度下,从该体系中获得的最大室温能量存储密度W1为x=0.25时的～0.79 J/cm3,并且该性能在25-160 ℃温度范围内的变化率低于11%。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
钛酸铋钠基压电陶瓷论文参考文献
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标签：钛酸铋钠; 铌酸盐(NaNbO_3); 压电性能; 陶瓷性能;