文 献 综 述
摘要:钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Tio3,BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最多并且极具应用前景的钙钛矿(ABO3)型无铅压电材料之一。但是其与铅基陶瓷性能上相比还有相当的差距,其性能有待进一步提高。可从BNT基无铅压电陶瓷多组元复合、掺杂离子改性以及制备技术改进等方面,以期实现降低BNT基陶瓷的矫顽场、提高瓷体的烧结致密性等。本文主要从掺杂改性及多组元复合方面对Bi0.5Na0.5Tio3(简称BNT)基陶瓷进行研究。
关键字:钛酸铋钠;无铅压电陶瓷;制备技术;掺杂改性;多元复合;
一、研究背景
压电陶瓷是一种可以实现机械能和电能相互转换的功能材料,其应用已经遍及机械、电子、通讯等各个领域[1]。但传统的含铅压电陶瓷会对环境产生大量的污染。所以,寻找能够代替Pb(Ti,Zr)O3(PZT)的无铅压电材料成为材料领域的紧迫任务之一[2]。
钛酸铋钠(分子式是Bi 0 .5 Na0 .5 Ti O3简写为BNT)是一种具有广阔应用与发展前景的无铅压电陶瓷材料。因其具有剩余极化强、居里温度高、压电性能好等优良特征,并可以利用传统的陶瓷烧结工艺来制备,已受到人们的广泛关注[3-5] 。然而,BNT基陶瓷在许多方面还不能与铅基压电陶瓷媲美,它在室温下的矫顽场过大,高温烧结时Bi离子的挥发使其电阻率降低,使陶瓷难于极化;该陶瓷中的Na2 O易吸水,烧结温度范围窄,使得陶瓷的化学稳定性和致密度欠佳[3];BNT基陶瓷压电活性虽然在无铅陶瓷材料中有一定的优势,但较铅基压电陶瓷还有相当的差距;此外,高性能的BNT材料的制备要完全达到工业化的要求也有相当的难度。
近年来,针对BNT陶瓷存在的问题与不足,相关研究极为活跃,人们从不同的角度来解决上述的问题 ,提高陶瓷性能。总体看来,这些研究主要集中在以下几个方面:
BNT基陶瓷的改性研究、BNT基陶瓷新体系的研究、 BNT陶瓷的制备技术和工艺研究以及BNT基陶瓷的相变等相关的物理机理的研究。到目前为止已取得了许多有意义的研究成果,极大地促进了BNT无铅压电陶瓷材料性能的提高和该类材料的实用化进程。
- 研究现状
2 制备工艺
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