文献综述
摘要：压电陶瓷是实现机械能和电能相互转换的一类重要功能材料，具有制备工艺简单、成本低、性能优异且组分可调节等诸多优点，广泛应用于驱动器、传感器、换能器等多种器件的制作，在热学、电学、光学以及磁学等方面有大量应用。目前在压电陶瓷领域中应用最广泛的是以锆钛酸铅PbTiO₃-PbZrO₃（PZT）为基的多元体系（PZT）体系，这是因为它们具有十分优秀的压电性能。但是铅的毒性使得铅基压电陶瓷在生产、使用、回收及废弃过程中，都会给人类和生态环境带来严重损害。随着全社会对环保问题的重视,人们开始重新审视过去忽视生存环境恶化,单纯追求高性能、高附加值的材料发展思路,探索发展既有良好性能或功能,又对资源和能源消耗较低,并且与环境协调较好的材料及其制品。因此研究新的性能好的压电材料是十分必要的。
关键词：钛酸铋钠 无铅压电陶瓷 光致发光
无铅压电陶瓷主要有钨青铜系、铋层状结构系和钙钛矿系三大类。相比而言，钙钛矿系无铅压电陶瓷的压电性能比较优异，制备工艺简单，种类繁多，一直是人们研究的重点。钙钛矿系压电陶瓷包括BaTiO₃（BT）系、Na0.5Bi0.5O3（NBT）系和（K，Na）NbO3(KNN)系等三大体系。近几年，关于无铅压电的研究主要包括及制备工艺，掺杂改性，微观结构分析与调控，相结构分析与调控以及寻找新体系。另一方面，在钙钛矿铁电材料中引入光致发光效应也吸引了大量的关注。因为在该体系中可以实现光谱调谐和快速可逆的调控光致发光(PL)效应，这不仅对探索底层的物理过程非常重要，而且有广泛的应用，如长距离量子通信、光子器件、体三维显示、背光和生物医学等。有文献报道通过利用伴随着极化翻转的显著铁电相变的特性，在Pr掺杂Ba0.85Ca0.15Ti0.90Zr0.10O3铁电陶瓷展示了实时电场诱导光致发光调制。此外, 在实际应用中, 提高在室温下电场驱动调制的可逆性的范围和程度仍有必要。
目前，在众多的无铅压电陶瓷中，NBT无铅压电陶瓷具有良好的压电性能。NBT是1960年被Smolenskii等人合成的具有ABO3型钙钛矿的无铅压电材料，其中Na和Bi占据顶角A位，Ti占据面心B位，O占据体心，具体结构如下图。
图1 钛酸铋钠（Na0.5Bi0.5O3）晶体结构
室温下 NBT 为三方晶系(a=0.3886nm，alpha;=89.16°)， 230℃左右时经历弥散相变，在居里温度320 ℃左右又转变为四方顺电相，高于 520 ℃时，NBT 为立方相。同时，NBT具有弛豫性铁电体的特性以及压电性能佳、声学性能好等优点，在该类材料领域中是倍受研究人员关注的材料体系之一。NBT是一种复合钙钛矿型铁电体，剩余极化强度高达 38 mu;C /cm2，被认为是最可能取代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷体系。因为 Bi3 离子拥有由6s2孤对电子导致的第二高的极化性 (Pb2 之后) , 可能有助于一个大的结构畸变和特大的电场应变。与其他弛豫铁电体类似，当温度降低并通过铁电-弛豫转变温度TF‑R时，它经历从遍历性的弛豫状态到非遍历性的弛豫状态。在足够强的电场下，遍历性弛豫态将不可逆地转变为一个长程有序的铁电态；由于存在强的内部随机场，这种转变对于遍历性弛豫态是可逆地。
NBT作为一种重要的无铅压电陶瓷材料，因其在机械、电子、精密控制、通讯等领域的巨大潜力而备受青睐。王婷等对0.97(Na0.5Bi0.5)TiO3–0.03K0.5Na0.5NbO3掺杂 La3 后发现：在掺杂范围内，La3 可以完全固溶进陶瓷的晶格中形成纯钙钛矿结构。随着 La3 掺杂量的增加，陶瓷的铁电–反铁电相变温度 theta;d下降，theta;m提高，εr、tandelta; 和 d33减小，弛豫特征愈明显。段成辉等研究发现：向 NBT 基陶瓷中添加 Bi(Zn0.5Ti0.5)O3能够明显地增加该系陶瓷的弛豫性，且随着加入量的增加，其相结构由三方–四方共存向赝立方结构转变，同时，陶瓷的弥散因子上升，偶极子取向冻结活化能下降。另外，Zuo 等发现在 Pb(Zr0.56Ti0.44)O3引入 Bi(Zn0.5Ti0.5)O3后，其介电弛豫和频率色散明显提高。而有关 NBT 中同时引入 La、Zn 对其性能影响的研究还鲜有报道，因此将二者同时引入到 NBT中对其性能的作用规律还有待进一步研究。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
