铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的现状、机遇与挑战

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的现状、机遇与挑战

王轲1, 沈宗洋1,2, 张波萍3, 李敬锋1

【摘要】摘要: 近十年来, 铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷一直是国内外的研究热点。基于笔者的研究工作, 本文从晶体结构、性能优化、制备工艺三个方面总结了KNN 陶瓷的发展现状, 并进而尝试分析了该体系在未来发展中面临的机遇与挑战。

【期刊名称】无机材料学报

【年(卷),期】2014(029)001

【总页数】10

【关键词】关键词: 无铅压电陶瓷；铌酸钾钠；钙钛矿；铁电体

压电材料是实现机械能与电能相互转换的一类重要功能材料, 在传感器、驱动器、超声换能器、谐振器、滤波器、蜂鸣器和电子点火器等各种电子元器件方面有着广泛的应用[1]。压电材料包括压电单晶、压电陶瓷、压电高分子材料以及复合材料等。其中, 压电陶瓷由于具有制备工艺简单、成本低、性能优异且组分可调节等诸多优点, 数十年来一直占据着压电材料的主要市场。然而, 目前大量使用的压电陶瓷主要是含铅体系, 如Pb(Zr, Ti)O3(简称PZT)或Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(简称PMN-PT)等。这些陶瓷材料中PbO(或Pb3O4)的含量约占60%左右。铅的毒性使得铅基压电陶瓷在生产、使用及废弃后处理过程中都会给人类及生态环境带来严重危害, 这与人类社会的可持续发展相悖, 因此研究和开发无铅压电陶瓷是一项有重大社会意义和经济意义的课题。我国学者早在1998 年就提出了“环境协调性铁电压电陶瓷”的概念[2], 无铅压电陶瓷研究先后得到科技部“863”计划、国家自然科学基金委员会等的大