BKH改性KNN基无铅压电陶瓷的相结构与电学性能研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feifei1988000
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
压电陶瓷作为一种关键性功能材料,因其具有机械能与电能相互转换的特性,从而广泛应用于电子、医疗、生物等重要领域。铌酸钾钠(KNN)基压电陶瓷因其优异的压电性能与较高的居里温度,在无铅压电陶瓷领域的研究中引起了极大的关注。近年来许多研究都发现可以在KNN基陶瓷中构建类似含铅压电陶瓷中的准同型相界(MPB)一样的相界从而显著提高陶瓷的压电性能,所以相界构建目前已成为KNN基压电陶瓷研究的热点。因此,为构建相界,我们通过在KNN基陶瓷中加入Sb和Bi0.5K0.5HfO3,设计并采用固相法制备了组分为(1-x)K0.40Na0.60Nb0.96Sb0.04O3-xBi0.5K0.5HfO3(KNNS-BKH)的陶瓷,探讨了随Bi0.5K0.5HfO3掺入量的增加KNN基陶瓷晶体结构、显微形貌和电学性能的变化规律。我们还通过介温性能的测试研究Bi0.5K0.5HfO3对KNN基陶瓷正交相-四方相转变温度(TO-T)和三方相-正交相转变温度(TR-O)的影响。通过扫描电子显微镜的观察发现,随着Bi0.5K0.5HfO3掺入量的增加陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小。根据XRD衍射图以及介温图谱,我们发现随着Bi0.5K0.5HfO3含量的增加,陶瓷经历了由正交相到多相共存再到三方相的结构演化。并且随着Bi0.5K0.5HfO3掺入量的增加,陶瓷的弛豫相变特征更加明显。此外,在x=0.035处发现了一个三方相-四方相相界,这是由三方相-正交相转变温度和正交相-四方相转变温度同时变化并混合引起的。此陶瓷在三方相-四方相相界附近表现出最强的压电性能,其中压电常数d33为230 pC/N,平面机电耦合系数kp为0.34。我们制备了改变Sb掺入量的K0.40Na0.60Nb(1-y)SbyO3-0.03Bi0.5K0.5HfO3(KNNSy-BKH)系列陶瓷,来研究Sb对KNNS-BKH体系陶瓷晶体结构、显微形貌以及压电性能的影响。通过XRD衍射图以及介温图谱,发现随着Sb的增加,陶瓷的三方相-正交相转变温度和正交相-四方相转变温度同时出现了变化,并在0.03≤y≤0.04处观察到三方相-正交相相界。同时,晶粒尺寸随着Sb的掺入整体出现减小的趋势。陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp和介电常数εr都随Sb的掺入出现规律的变化,其中当y=0.04时,陶瓷压电性能达到最优,其中压电常数d33为202 pC/N,平面机电耦合系数kp为0.32。我们还将SrZrO3掺入KNNS-BKH体系陶瓷,设计并制备了(0.97-x)K0.40Na0.60Nb0.95Sb0.05O3-0.03Bi0.5K0.5HfO3-xSrZrO3[(0.97-x)KNNS-0.03BKH-xSZ]三元系陶瓷,并对该三元系陶瓷的微观形貌、相结构、电学性能与铁电性能等进行了研究。通过XRD衍射图谱以及介温图谱,发现随SrZrO3掺入量的增加,(0.97-x)KNNS-0.03BKH-xSZ陶瓷的正交相-四方相转变温度逐渐下降,而三方相-正交相转变温度变化不明显。室温下此三元系陶瓷相结构由三方-正交相共存(0≤x≤0.005)过渡形成三方-四方相共存(0.01≤x≤0.015),最终转变为单一的三方相(0.02≤x≤0.03)。同时还发现,在室温下具有三方-四方相结构的陶瓷表现出较强的组分依赖性以及明显的压电性能增强。其中,在x=0.01处陶瓷显示出最优压电性能,其压电常数d33为280 pC/N,平面机电耦合系数kp为0.36。
其他文献
土是一种由土颗粒、水、气三相组成的,具有复杂力学特性的粒状材料,主要包含摩擦性、剪胀性、压硬性等基本特性,姚仰平等在土的三个基本特性基础上提出了适用于超固结土的统
随着单层球壳结构在工程实践中的应用越来越多,考虑到近年世界范围内强震频发,单层球壳结构的安全性得到广泛关注,开展强震作用下失效机理的研究日益迫切。失效判别准则是失
当今,信息化建设的程度成为衡量机关部门服务水平、发展水平的关键,很多机关部门利用先进的的计算机与网络技术开始了机关综合业务管理的建设。在此背景下,机关部门每年都会
本文以黑龙江省尚志市国有林场管理局小九林场长期未经人为干扰的林分(自然恢复林分)和经过择伐经营后恢复的紫椴(Tilia amurensis)次生林林分(择伐林分)为研究对象,通过空间
研究背景人类在青藏高原生活的历史最早可以追溯到两万五千年前。生活在高原将面临低氧、低压、干燥、低温和强紫外线辐射等的影响,其中低氧对人体的影响最大。低氧对生理的
目的:总结克罗恩病(CD)肛管直肠狭窄的临床特征。探究球囊磁共振(MRI)检查对CD肛管直肠狭窄的诊断价值。方法:为分析CD肛管直肠狭窄的临床特征,回顾性收集2010年11月至2019年
风是影响城市环境的主要因素之一,城市中建筑群的设计和分布会改变当地的风场结构,使得建筑周围出现影响行人舒适感的强风,即行人风环境问题。对于寒地城市,冬季寒冷环境下较
Hardy空间理论和BMO空间理论是调和分析中重要的研究领域之一,其中它们的对偶关系是上世纪调和分析中的一个著名的工作。而BMO空间的Carleson测度刻画又是关于BMO空间的一个
Hardy空间和Sobolev空间在调和分析和偏微分方程理论中都具有重要的应用。当p>1时,Sobolev空间要求函数的导数属于Lebesgue空间Lp。当0
随着地下空间开发利用进入蓬勃发展的时期,高层建筑的地下室、地铁、隧道、地下商业街和共同沟等基础建设产生了大量“深、长、大、非对称”等复杂基坑,这些基坑的设计理论研