【摘 要】
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透明铁电陶瓷是一种可以将光学、电学以及机械性能耦合起来的多功能陶瓷材料,在照明、显示和医学成像等领域展现出光明的应用前景。多年来,铅基透明铁电陶瓷由于高的透光率和优异的电学性能受到学者们的广泛关注,但含铅材料对人体和环境危害很大,因此设计开发新型环境友好型透明铁电陶瓷是一项意义重大的研究课题。（K0.5Na0.5）NbO3（KNN）基透明陶瓷兼具一定的透光率和电学性能,是最有望代替铅基透明陶瓷的材
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透明铁电陶瓷是一种可以将光学、电学以及机械性能耦合起来的多功能陶瓷材料,在照明、显示和医学成像等领域展现出光明的应用前景。多年来,铅基透明铁电陶瓷由于高的透光率和优异的电学性能受到学者们的广泛关注,但含铅材料对人体和环境危害很大,因此设计开发新型环境友好型透明铁电陶瓷是一项意义重大的研究课题。（K0.5Na0.5）NbO3（KNN）基透明陶瓷兼具一定的透光率和电学性能,是最有望代替铅基透明陶瓷的材料之一。近年来,学者们通过组成设计和工艺优化两种方式不断提升KNN基透明陶瓷的透光率和电学性能,但关于微观结构、透光率以及电学性能的关联性的阐述尚不明晰。本文从组成设计的角度出发,以调控陶瓷的微观结构为策略,制备兼具高透光 率 和 优 良 电 学 性 能 的 KNN 基 透 明 陶 瓷。以0.95（K0.5Na0.5）NbO3-0.05Ba（Zn1/2Nb2/3）O3（0.95KNN-0.05BZN）为基础体系,选取Li2CO3和Bi2O3两种物质进行单掺杂和共掺杂,设计大气孔、大晶粒和少气孔等微观结构,从而系统研究气孔和晶粒等微观结构对陶瓷透光率和电性能的影响。本文主要得到以下创新型研究成果:1.设计能产生大气孔和大晶粒的Li2CO3对0.95KNN-0.05BZN进行掺杂,使用传 统 固 相 法 制 备 0.95（K0.5Na0.5）NbO3-0.05Ba（Zn1/3Nb2/3）O3-x Li2CO3（0.95KNN-0.05BZN-x Li2CO3,x=0,0.01,0.05,0.10,0.15）陶瓷,系统探究微观结构、烧结工艺以及相结构对陶瓷透光率的影响,研究表明:微量Li2CO3的引入减少了陶瓷的气孔,提升了陶瓷的透光率;当Li2CO3增多时,气孔增多,气孔散射越来越严重,陶瓷的透光率开始降低;当x=0.01时陶瓷在780 nm处的透光率为30%。2.设计引入减少气孔的Bi2O3,与Li2CO3形成LiBiO2对0.95KNN-0.05BZN进行掺杂,使用传统固相法制备 0.95（K0.5Na0.5）NbO3-0.05Ba（Zn1/3Nb2/3）O3-x LiBiO2（0.95KNN-0.05BZN-x LiBiO2,x=0,0.005,0.010,0.050,0.100）陶瓷,系统研究气孔和晶粒等微观结构对陶瓷透光率的影响,研究表明:微量LiBiO2显著减少了陶瓷的气孔数目和尺寸,提升了陶瓷的透光率,而当LiBiO2继续增加时,气孔增多,透光率开始下降;当x=0.010时,陶瓷具有最高的透光率（T=65%,780 nm）和较高的介电常数（εm=1800）。3.使用 Bi2O3 掺杂制备少孔的0.95（K0.5Na0.5）NbO3-0.05Ba（Zn1/3Nb2/3）O3-x Bi2O3（0.95KNN-0.05BZN-x Bi2O3,x=0,0.005,0.010,0.050,0.100）陶瓷,对陶瓷的相结构、微观结构、光学性能和电学性能进行系统研究,研究表明:随Bi2O3增加,陶瓷的气孔减少,晶粒尺寸逐渐增大,当x=0.010时,陶瓷具有最高的透光率（T=70%,780 nm）以及最大的介电常数（εm=2680）,实现了高透光率和优良电学性能的结合,为无铅透明陶瓷提供了优良的备选材料。
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