KNN基无铅压电陶瓷的制备及表征

KNN基无铅压电陶瓷的制备与结构性能表征

1、KNN压电陶瓷的制备思路:

（1）分别以AETiO3(AE=Mg、Ca、Sr、Ba)为取代物，制备了0.95(K O.5Na0.5)NbO3-0.05AETi03(AE=Mg、Ca、Sr和Ba)系列陶瓷[KNN—AET]，研究了不同的AE离子对KNN陶瓷的烧结特性、相结构、显微结构和介电及压电性能的影响。[11]陈宏铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及改性[J]. 陕西师范大学凝聚态物理硕士学位论文2009年5月。

（2）制备1.0wt% LiZeO3掺杂的0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.02AETiO3(AE=Mg、Ca、Sr和Ba)系列陶瓷【KNN-AET-Li]，研究了Li+对低配比的KNN-AET陶瓷的烧结特性、相结构、显微结构、介电性能和压电性能的影响。[11]陈宏铌酸钾钠基无铅

压电陶瓷的制备及改性[J]. 陕西师范大学凝聚态物理硕士学位论文2009年5月。

(3)制备结构致密的高压电性能的KNN基陶瓷目前主要从以下几个方面：1)掺杂改性；2)新的粉体合成方法；3)晶粒定向生长；4)特殊的烧结方法。

[12]朱孔军，裘进浩，苏礼奎，季宏丽，孟兆磊铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的制备方法.[J] 中国科技论文在线2010年4月第5卷第4期

(4)在MPB附近，材料的压电性能达到最大值，压电应变常数d33达到190-212PC/N加，介电损耗低于1.9%。更普通的NKN无铅压电陶瓷系统(Na，K，Li)(Nb，Sb)O3(简称NKLNS)和(Na，K，Li)(Nb，Ta，Sb)O3(简称NKLNST)分别具有更高的压电活性，d33达到280pC/N和超过300pC/N。本章的主要目的是，通过Li替代K，以期获得具有高居里温度高压电性能的KNN基无铅压电陶瓷。本实验的(Na，K，Li)A位复合和(Nb，Ta)B位复合铌酸盐无铅压电陶瓷材料的化学分子式分别为(Na0.5K0.5-X-Li x)NbO3(x=0.057，0.060，0.063，0.064和0.066)(简称NKLN)和(Na0.5K0.5-X-Li x)Nb0.095Ta0.05O3(x=0.040，0.050，0.053，0.055，0.057和0.066)(简称NKLNT)

[1]亓鹏掺杂改性对铌酸盐无铅压电陶瓷材料性能的影响[J]. 山东大学凝聚态物理专业博士学位论文2008年4月

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2、KNN陶瓷的制备过程

（1）(K O.5Na0.5)NbO3即KNN的制备工艺流程：

配料

配料是陶瓷制备的关键环节，由于KNN基系列电子陶瓷的配料涉及多种不同的氧化物，每种原料必须准确称量，特别是含量相对很小的原料。总量大约为50克的混合物，掺杂物的需要量仅为几百毫克到几克，它们的微量变化对陶瓷的性能影响很大。称料时的误差主要来自两方面:①原料吸水情况;②称量器皿粘附情况。为了保证多次称料的准确性，一般在称量前对原料做烘干处理。烘干的条件是:200℃保温12小时。称量前将精度为0.0001克的梅特勒AG245型高精度电子天平(瑞士)调到水平，预热lh后做自整定等到天平系统稳定以后再进

行称料。为了尽量减小称量器皿粘附原料量，原料称量中使用干燥的称量纸。称量过程中遵循两头大中间小的原则，即先称量含量较多的原料，再称量相对含量较少的原料。而且在称料前，颗粒状原料需人工研磨成粉末。

混料

混料的目的是将各种原料混合均匀，便于合成所需的物相。将称量好的原料、氧化错球和酒精按质量1:2:2的比例混合装入尼龙罐中，在行星球磨机上进行混磨。考虑到球磨的效果和效率，除了球料比外，球磨时间也要恰当的选择，球磨时间选择15~20h(球磨机转速为280~300转/分钟)。球磨后，在原料烘干时，如果酒精量过多，烘干时间太长，会引起密度大的原料沉积在培养皿的底部，而密度小的原料会浮于上部，使烘干后的原料上下分层，不能达到均匀混合的目的，因此要尽可能减小酒精的用量。

预烧

预烧是使机械混合的氧化物原料之间发生化学反应生成所需的物相，并且减少烧结中陶瓷的收缩量。预烧过程中，主要问题是选择合适的物相合成条件，即选择合适的预烧温度和保温时间。预烧温度选择很重要，温度太低，反应不充分，主晶相不好;温度太高，烧块变硬，不易粉碎，原料活性降低，使烧结温度升高和温区变窄。本论文中，将混合后的原料放入氧化铝柑祸内，在合适的温度下预烧。根据已有文献的报道，预烧温度选择为800~900℃，预烧时间选择为4h。

二次球磨

将预烧粉在研钵中粉碎，再次装入尼龙罐进行二次球磨，球磨条件及方法与步骤(2)相同，球磨时间10h。此次球磨的目的一方面是为成型创造条件，另一方面是使所得粉料具有较高的活性而利于烧结。

成型

①造粒这是干压成型的一个先行工艺，因为陶瓷粉料是相当细小的(通常是几微米至几十微米)，而粉粒越细，表面活性越大，则其表面吸附气体也越多，流动性越不好。此外，比表面积增大，粉料占的体积也大，干压成型就不能均匀填充模子的每个角落，常造成空洞，边角不致密，层裂等问题。为了提高坯料成型时的流动性、增加颗粒间的结合力，提高胚体机械强度，通常将己经磨的很细的粉料，经过干燥、加粘合剂[Polyvinyl Alcohal(PVA)]进行造粒，做成流动性好的较粗的颗粒(粒径约0.1~)，然后过60目筛。

②压片本论文采用干压成型，成型压力的大小直接影响瓷体的密度和收缩率，成型压力小时，瓷体收缩率大，产品体密度小;压力过大，胚体容易出现裂纹、分层和脱模困难等现象。成型压力一般在600一1500k留cmZ之间。干压成型时，压模下降的速度应缓慢一些。加压速度过快会导致肝体分层，表面致密中间松散，甚至在胚体中存在许多气泡。因此，加压速度不宜过快，而且要有一定的保压时间。

烧结

①排塑电子陶瓷成型时多采用有机粘合剂，在烧结时，有机粘合剂从固态转变为液态或

气态，从胚体中排出。粘合剂在胚体中大量熔化、分解、挥发，会导致胚体变形、开裂，因此需要将胚体中的粘合剂排除干净，然后再进行产品的烧结，以保证产品的形状、尺寸和质量的要求。排除粘合剂的工艺称为排塑。其作用有三:排除胚体中的粘合剂，为下步烧结创造条件;使胚体获得一定的机械强度;避免粘合剂在烧成时的还原作用。在排塑过程中，升温速率和保温时间非常重要。排塑时应注意加强通风，使有机挥发组分及CO2等及时排出。本论文在500o C保温lh排塑。

②烧结烧结是使成型的胚体在高温下致密化，完成预期的物理化学反应，达到所要求的物理化学性能的全过程。该过程通常分为三个阶段:从室温至最高烧成温度时的升温阶段;高温下的保温阶段;从最高温度降至室温的冷却阶段。升温阶段主要是水分和有机粘合剂的挥发，结晶水和结构水的排除，碳酸盐的分解，有时还有晶相转变等过程。除晶相转变过程外，其他过程都伴随着大量的气体排出，这时升温不能太快，否则会造成结构疏松，变形和开裂。保温是成瓷的主要阶段，在这一阶段各组分进行充分的物理化学变化，以获得致密的瓷体。因此，必须严格控制最高烧成温度和保温时间，各种瓷料的烧成温度范围不同。在适当的温度范围内烧成，胚体致密性好，晶粒细密，机械和电性能好。低于或高于这个范围，瓷体气孔率都增大，机械和电性能都降低。在冷却过程中，液相凝固、析晶、相变都伴随发生。因此，冷却方式、冷却快慢对瓷体最终的相组成、结构和性能均有影响。冷却方式有淬火急冷、随炉慢冷、随炉快冷和分段保温冷却等多种。本论文采用随炉慢冷的方式。在确定好烧结条件后，将压制好的圆片素坯试样放于氧化铝底板上，样品与底板之间用相同配比的粉料垫开，以防试样高温烧结后粘连，并用双层增祸盖好，以减少钾、钠等易挥发元素的挥发。烧结过程分段进行:1000℃以下低温段用快速升温，速率可达5℃/分;高温段必须采用慢升温，以2.5℃/min升温，高温烧结保温5h，随炉慢冷。

样品烧结后的处理

不同性能测试的样品需要经过不同的后期处理。进行物相检测的试样，需要将之研磨成粉末;测试SEM的样品，表面不能受任何的污染和损坏;测试介电温谱和进行电性能测试的样品需要进行表面磨平、抛光、清洗和被银。被银就是在陶瓷表面上涂覆一层具有高导电率，结合牢固的银薄膜作为电极。电极的作用有两点:①起传递电荷的作用;②为极化创造条件。因为陶瓷本身为强绝缘体，不导电，极化时要施加高压电场，若无电极，就会极化不充分，影响压电效应。极化的目的是为了使铁电陶瓷多晶体中的铁电畴在外加直流电场作用下，沿电场方向定向排列，由各向同性转变为各向异性，显示出压电效应。

[11]陈宏铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及改性[J]. 陕西师范大学凝聚态物理硕士学位论文2009年5月。

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参考文献：

[11]陈宏铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及改性[J]. 陕西师范大学凝聚态物理硕士学位论文2009年5月。

无铅压电陶瓷的制备

渭南师范学院 本科毕业论文 题目：无铅压电陶瓷的制备及其研究进展专业：材料化学 学院：化学与生命科学学院 毕业年份：2013 姓名：丁妮 学号：090944080 指导教师：李俊燕 职称：讲师 渭南师范学院教务处制

无铅压电陶瓷的制备及其研究进展 丁妮 (渭南师范学院化学与生命科学学院材料科学系09级1班) 摘要：无铅压电陶瓷的开发和应用已经成为各个国家的研究热点。因此本文总结了粉体的合成方法和无铅压电陶瓷的制备技术，并分析了当前应用最多的五类无铅压电陶瓷的特点和性能，最后指出其未来发展趋势。 关键词：无铅压电陶瓷；制备方法；水热法；陶瓷晶粒定向技术 压电陶瓷是一种能够实现机械能与电能之间转换的新型功能材料，与压电晶体相比，具有易制成复杂形状、成本低、机电耦合系数大、压电性能可调节性好以及优越的光、电、热、磁力学性能和化学稳定性等优点，已广泛用于电子、通信、航空、发电、探测、冶金、计算机等诸多领域[1]。传统压电陶瓷主要是以含铅的锆钛酸铅(PZT)系材料为主，其主要成分是氧化铅(60～70%以上)。氧化铅是一种易挥发的有毒物质，在生产、使用及废弃后的处理过程中，都会给人类和生态环境造成损害。PbO的挥发也会造成陶瓷中的化学计量比的偏离，使产品的一致性和重复性降低，需要密封烧结，使成本提高[2-6]。因此，研究开发高性能的无铅压电陶瓷具有非常重要的科学意义和紧迫的市场需求，逐渐成为研究的热点。特别是我国加入WTO后，能否成功开发出具有原始创新性的、拥有自主知识产权的、性能优良的无铅压电陶瓷体系，对我国压电陶瓷产业来说，既是严峻的生存挑战，又是腾飞的机遇。 1 无铅压电陶瓷的概念和分类 无铅压电陶瓷是指不含铅的压电陶瓷，其更深层含义是指既具有满意的使用性又有良好的环境协调性的压电陶瓷，它要求材料体系本身不含有可能对生态环境造成损害的物质，在制备、使用及废弃后处理过程中不产生可能对环境有害的物质，也不对人类及生态环境造成危害[7]。 目前研究的无铅压电陶瓷材料按组成可分为以下几类：钛酸钡基无铅压电陶瓷、铌酸盐基无铅压电陶瓷、Na0.5Bi0.5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、钨青铜结构无铅压电陶瓷和铋层状结构无铅压电陶瓷。这些材料和传统的PZT基压电陶瓷相比，虽然有各自的特点，但压电性能比较差，不能完全取代目前广泛使用的PZT基压电陶瓷，为了提高无铅压电陶瓷的压电性能，人们已经在改变组分、掺杂改性等方面进行了大量的研究。作为无铅压电陶瓷材料研究、应用的基础，制备方法在提高无铅压电陶瓷性能方面显得尤为重要。 2 无铅压电陶瓷的制备方法 2.1 粉体制备方法 目前，固相法由于具有成本低、产量高以及制备工艺较简单等优点而成为无铅压电陶瓷最常用的制备方法，但是通过该方法制备的粉体，各种原料很难混合均匀，易混入杂质，且粉料活性较差，煅烧温度高，易造成组分的挥发，影响烧结样品的致密化，从而降低了样品性能。近几年来，人们开始研究软化学法制备陶瓷粉体以克服传统工艺的不足。软化学合成方法由于具有化学计量比准确、化学均匀性高以及成相温度低、致密化程度高、电学性能优异等优点而备受青睐。目前，制备无铅压电陶瓷的软化学方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、熔盐法和水热法等[8]。 2.1.1 共沉淀法 共沉淀法为在含有多种金属离子的溶液中加入沉淀剂利用Ksp作为理论依据，使金属离子完全、同时沉淀[9]。 杜仕国等[10]将草酸滴人BaCl2和TiCl4(或Ti(NO3)4、Ba(N03)2)的混合水溶液中，得BaTi(C2O4)2·4H2O的高纯度沉淀，经过滤、洗涤、热分解后，得到BaTiO3纳米微粒。因为共沉淀法在制备过程中就能完成反应及掺杂过程，故也可用于功能陶瓷的制备，如以H2Ti03、H2O2、NH3和Ca(NO3)2为原料，合成出CaTiO3。此法也可用于制备ZrO2基陶瓷粉体，如

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BNT无铅压电陶瓷的制备及进展研究 摘要:随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷以其良好的电学性能和较高的的居里温度等特点成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。本文主要介绍了Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状、制备工艺及其发展与实际应用。 关键词：BNT基无铅压电陶瓷、制备工艺、研究进展、改性研究. 引言:材料是人类生活和生产活动必需的物质基础，同人类文明密切相关。历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等。到20世纪60年代，人们把材料、信息、能源誉为当代文明的三大支柱；20世纪70年代又把新材料、信息技术、生物技术作为新科技革命的主要标志,现在这些技术仍然是21世纪发展的主导。现代科学技术发展的历史表明，材料对推动科学技术的发展极其重要。随着信息时代的到来，各种具有优异性能的新型无机材料开始受到人们的关注和重视。20世纪80年代以来，随着高科技的兴起和发展，需要许多能满足高科技要求的新材料，其中大部分属于功能材料.因此，材料开发的重点越来越转向功能材料。可以说,研究功能材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能之间的关系和规律，己经成为一门新的学科. 压电材料是功能材料的重要组成部分，是实现机械能(包括声能)与电能之间转换的重要功能材料，其应用己遍及人类日常生活的各个方面,由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域占有重要的地位，因此对它的研究在无机材料研究领域中非常活跃并具有诱人的前景。压电陶瓷是重要的机一电能量转换材料,其应用领域广泛，在国民经济中占有重要地位。压电陶瓷主要用于声纳(军用）、医疗设备、电视、通讯、导航及自动化.压电驱动器和超声马达构成的灵巧器件，是最近的重要发展方向。2000年，美国Business ComunicationCO。发表了长达174页的压电材料研究发展及市场的调查报告，认为这种材料具有许多重要应用领域及发展前景，并列举出44项新应

无铅压电陶瓷的制备【开题报告】

毕业论文开题报告 应用物理 无铅压电陶瓷的制备 一、选题的背景与意义 铁电压电陶瓷作为一种非常有用的功能材料已经深入我们的生活，它在许多的电子产品上有着重要的功能，目前压电陶瓷主要是以锆钛酸铅(PZT)为基通过掺杂制得的，由于PZT中含有污染环境的Pb，所以国际上对电子产品中Pb的含量有着严格的限制，并且PZT在烧结时它的主要成分PbO2（高达60%-70%）会产生严重的挥发，所以在制备的过程中需要密封烧结，不仅增加了成本，也使得产品的性能有所下降．为解决目前压电陶瓷中Pb对环境的污染问题，提高产品的性能，降低生产成本，大力发展无铅铁电压电陶瓷就非常具有现实意义．基于无铅压电陶瓷必定会在未来取代有铅压电陶瓷，所以国家对此项目也十分的支持，无铅压电陶瓷的性能研究和制备技术已得到国家＂十五＂和＂863＂高技术新材料特种功能材料领域的支持。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题 在所有无铅压电陶瓷中，(Bi0.5Na0.5)TiO3是一种有前途的基材料。BNT在室温下具有较强的铁电性，相当大的剩余极化强度Pr=3.8×10-5C/cm2，也具有相对较高的居里温度Tc=320℃，但是它有较高的矫顽场强Ec=73kv/cm,难以极化，并且在去极化温度T d=220℃时会发生退极化，失去压电性，相对PZT它对温度的稳定性也较差，所以，有必要提高BNT的压电性能，并且适当降低它的矫顽电场。由BNT－BT组成的二元系可能具有较低的矫顽电场，使陶瓷极化较容易。并且掺入适当的KNbO3可使晶粒择优定向生长，可获得性能良好的无铅压电陶瓷。 研究的基本内容： 1.本课题主要的研究内容是利用固相法以及分析纯氧化物Bi2O3(99.9%), Na2CO3 (99.8%), BaCO3(99%), TiO2(99%) and K2CO3(99%), Nb2O5(99.5%)制备出三元无铅的Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3-KNbO3（BNT-BT-KN）陶瓷。 制备所利用的原理： Bi2O3+NaCO3+TiO3煅烧(Bi1/2Na1/2)TiO3+CO2 BaCO3+TiO3煅烧BaTiO3+CO2 K2CO3+Nb2O5煅烧KNbO3+CO2

无铅压电陶瓷的研究现状与发展前景

无铅压电陶瓷的研究现状与发展前景 Tadashi Takenaka，Hajime Nagata Faculty of Science and Technology，Tokyo University of Science，Y amazaki 2641，Nada， Chiba-ken 278-8510，Japan 摘要：钙钛矿结构的陶瓷和铋层结构BLSF陶瓷因具有优良的绝缘性、铁电性和压电性，成为污染环境的含铅压电陶瓷的良好替代材料。钙钛矿陶瓷广泛应用于高能换能器，具有较高的压电常数d33(>300pC/N)和高的居里温度Tc(>200℃)。采用固相法制备的BaTiO3，即(1-x) BaTiO3-x(Bi0.5K0.5)TiO3[BTBK-100x]陶瓷,Tc随着x的增加而增加。BTBK-20+MnCO30.1wt%陶瓷显示出高的Tc（~200℃），同时机电耦合系数k33=0.35。固相法得到的a Bi0.5Na0.5)TiO3-b BaTiO3-c Bi0.5K0.5)TiO3[BNBK(100a/100b/100c)陶瓷,相对于BNBK(85.2/2.8/12)的d33和Tc 分别为191pC/N和301℃。另一方面，BLSF陶瓷是优良的高温压电传感器和具有高机械品质因数Qm的陶瓷共振器，并且在低温下谐振频繁(Tc-f r)。施主掺杂Bi4Ti3O12的陶瓷例如Bi4Ti3-x Nb x O12[BINT-x]和Bi4Ti3-x V x O12[BIVT-x]表现出高的Tc（~650℃）。BINT-0.08陶瓷初始晶粒的k33值为0.39并在350℃时保持这一值。基于固相体系的Bi3TiTaO9(BTT)Sr x-1Bi4-x Ti2-x Ta x O9[SBTT2(x)](1≤x≤2)在x=1.25的P型半导体中表现出高的Qm值(=13500)。 关键词：铁电性，压电性，钙钛矿，铋层结构铁电体 1. 前言 压电性是电子和机电材料表现出来的重要性质。应用最广泛的压电材料是三元系的PbTiO3-PbZrO3(PZT)。然而，近年来为了环境保护人们期望使用无铅材料。例如，欧盟将在电子和电器设备(WEEE)方面执行立法草案,限制有毒物质(RoHS)的排放和控制生活交通工具(ELF)。因此，无铅压电材料作为PZT陶瓷的替代材料吸引了广泛的注意力。 无铅压电材料，如压电单晶，有钙钛矿结构的铁电陶瓷，以及钨青铜和铋层结构铁电陶瓷(BLSF)已有报道。然而，没有哪种材料显示出优于PZT体系的压电性能。为了替代PZT体系，要求划分和发展各种应用领域的压电性能。例如，钙钛矿陶瓷能够应用于高能态的调节器。另一方面，铋层结构铁电陶瓷(BLSF)可应用于陶瓷过滤和谐振器的可选择材料。 本文将详细介绍钙钛矿铁电陶瓷和BLSF陶瓷的绝缘性、铁电性和压电性，这两种陶瓷是可优先选择并能减少对环境损害的无铅压电材料。

BiAlO_3基高温无铅压电陶瓷的研究进展

第25卷第3期2010年3月 无机材料学报Jour nal of I norgan i cM aterials V o.l 25,No .3 Mar .,2010 文章编号:10002324X(2010)0320225205 DO I :10.3724/SP.J .1077.2010.00225 收稿日期: 2009206220,收到修改稿日期: 2009208213 基金项目: 国家自然科学基金(60601020);北京市自然科学基金(4072006);北京市科技新星计划(2007A014)作者简介: 侯育冬(1974-),男,博士,副教授.E 2ma i :l ydhou@b j u t .edu .cn Bi A l O 3基高温无铅压电陶瓷的研究进展 侯育冬,崔磊,王赛,王超,朱满康,严辉 (北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124) 摘要:铝酸铋(B i A l O 3)是近年发现的一种新型钙钛矿结构无铅压电材料,在-133e 到550e 的温度范围内不存在结构相变,适合作为高温压电器件材料使用.本文从理论计算,高压合成工艺和添加第二组元等方面归纳和分析了B i A l O 3基无铅陶瓷的研究进展和趋势,评述了现有研究中存在的问题和不足,并对B i A l O 3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议. 关 键 词:高温压电陶瓷;铝酸铋;钙钛矿结构中图分类号:T M 282 文献标识码:A P rogress in R esea rch on B i A l O 32based H igh T e m pera ture L ead 2free P iezoelectr ic Ceram ics HO U Yu 2Dong ,CU I Le,i WANG Sa,i WANG Chao ,Z HU M an 2Kang ,Y AN H u i (College ofMateri als Science and Engi neeri ng ,Beiji ng Un i versity ofTechnology ,Beiji ng 100124,China) A bstra ct :The b is muth a l u m inate (Bi A l O 3)is a ne w developed lead 2f ree piez oelectric materialw it h perovs 2kite structure .Bi A l O 3has no structura l phase transiti o ns bet w een -133e and 550e ,wh ich i n dica tes that it is suitab le to be applied in h i g h te mperature p iez oelectric device .I n this paper ,the research progress and trends on Bi A l O 3based cera m ics are revie wed w ith e mphases on t h e t h eoretica l calcu lation ,high pressure syn t h etic technology and the additi o n of t h e second co mpound .The li m itation and proble ms in t h e recent wor ks are d iscussed ,and so me i d eas f or f u rther deve l o pment of Bi A l O 3based cera m ics are suggested .K ey words :h i g h te mperature piez oelectric cera m ics ;Bi A l O 3;perovskite struct u re 压电陶瓷可以实现机械能与电能的相互转换,是一类重要的功能材料,已广泛应用于通信、电子、冶金和机械等诸多领域.近10年来,随着航天航空、石油化工、地质勘探、核能发电、汽车制造等工业的迅猛发展,电子设备需要在更高温度下工作,对高温压电材料和器件的需求越来越迫切.例如:在汽车中工作的动态燃料注射喷嘴工作温度高达300e ;油井下使用的声波测井换能器工作温度也达到200~300e .作为高温压电陶瓷材料,必须在较高温度下(>400e )不出现结构相变以保证不发生高温退极化现象而劣化压电器件的温度稳定性.但是,目前商业化应用的压电陶瓷仍以钙钛矿结构的锆钛酸铅Pb(Zr ,T i)O 3(缩写为PZ T )体系为主,这类材料的居里温度低于400e (一般在250~380e ),由于热激活老化过程,其安全使用温度被限制在居里温度的 1/2处,仅适于常规条件下使用[1] . 2001年,美国宾州州立大学的E itel 等研究发现,PbT i O 32BiSc O 3体系存在准同型相界结构(MPB),具有高居里温度(T c >450e )和优良压电性能,可以满足高温压电换能器件的使用需要[2] .这一发现引发了国内外的研究热潮,针对PbT i O 32BiSc O 3体系的掺杂与复合改性开展了许多工作[324].尽管PbT i O 32BiSc O 3体系性能优异,部分甚至已经商用于高温压电换能器,但是与传统的PZ T 体系一样,这类材料的共同缺点是含铅.铅基材料在生产、使用及废弃处理过程中会污染环境,给生物和人类健康带来很大危害[526] .因而,研究和开发具有优良压电性能的高温无铅压电陶瓷材料具有重大的经济价值和社会意义. 1 钙钛矿结构无铅压电陶瓷 压电陶瓷根据其晶体结构一般可分为三种类型:

半导体(压电陶瓷)

压电陶瓷 材料在我们的生活中随处可见的物质，材料的发展深深的影响着人们的生活质量，同时也是我们人类社会进步和文明的重要标志。随着社会的进步和发展，电子陶瓷材料在信息技术中占有非常重要的作用，常常被用来制作一些重要的电子元器件如：传感器、电容器、超声换能器。因此，高性能的电子陶瓷材料是信息技术发展和研究的重要方向。 压电陶瓷是一种具有压电性能的多晶体,是信息功能陶瓷的重要组成部分。其具有机电耦合系数高(压电振子在振动过程中，将机械能转变为电能，或将电能转变为机械能的效率)、价格便宜、易于批量生产等优点,已被广泛应用于社会生产的各个领域,尤其是在超声领域及电子科学技术领域中,压电陶瓷材料已逐渐处于绝对的支配地位,如医学及工业超声检测、水声探测、压电换能器、超声马达、显示器件、电控多色滤波器等。 1.压电陶瓷性能 1.1压电性 压电陶瓷最大的特性是具有正压电性和逆压电性。正压电性是指某些电介质在机械外力作用下,介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化,从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。反之,当给具有压电性的电介质加上外电场时,电介质内部正负电荷中心不但发生相对位移而被极化,同时由于此位移而导致电介质发生形变,这种效应称之为逆压电性。 1.2介电性能 材料在电场作用下，表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数（ε r ）和介质损耗（tanδ）来表示。 当在两平板之间插入一种介质（材料）时，电容C将增加，此时电容 C与 真空介质时该电容器的电容量 C 0的比即为相对介电常数k：k＝C/C ＝ (εA/d)/ （ε 0A/d）＝ε/ε （ε —真空介电常数：8.854×10－12F/m） 当一个正弦交变电场V＝V expiωt施加于一介电体上时，电荷随时间而变化而产生了电流Ic， Ic在无损耗时比 V 超前90°。但实际是有损耗的。有损耗时，总电流超前电压不再是90°而是90°-δ。δ由损耗引起故称损耗角。 电介质中电压损耗与电流矢量

无铅压电陶瓷厚膜研究进展新 (修复的)

无铅压电陶瓷厚膜的研究进展 （西安建筑科技大学材料学院，西安 710055 ） 摘要：近年来随着人们对环境问题的重视，无铅压电陶瓷的研究成为热点。无铅压电厚膜因其特殊的电学性能在生活中具有广泛的应用。本文从丝网印刷法、复合溶胶-凝胶法、流延成型法、气溶胶沉淀法、电泳沉积法等方面综述了近年来无铅压电厚膜的制备方法，归纳了无铅厚膜的研究热点和研究进展。然而无铅粉体掺杂改性和粉体晶粒定向生长的内在物理机制的研究还未成熟。织构化陶瓷的制备工艺和更低的烧结温度及多种工艺的结合使用制备厚膜应成为今后的研究重点，为制备高性能的无铅压电陶瓷厚膜打下良好的基础。 关键词：无铅压电陶瓷;制备方法; 厚膜 中文图书分类号：TB34文献标识码：A Abstract:Recentlytheresearchoflead-freepiezoelectricceramichasattractedconsiderableattentionwithimprov ementofenvironmentprotection.Thethickfilmsoflead-freepiezoelectricceramichavebeenwidelyusedwithitsex cellentproperties.Inthispaperwesummarizedthelatestfabricationmethodsandresearchprogressofthethickfilmsf romscreenprinting, sol-gel, tape-casting,aerosol-deposited,electrophoreticdepositionetal. However，theinnerphysicalmechanismresearchofthemodificationoflead-freepowderdopedandtemplategraingrowtharest illimmature.Theprocesstofabricatetexturedlead-freepiezoelectricceramicandlowersinteringtemperatureandth euniteofvariousprocesswouldbeemphasizedinthefuture,whichwilllayagoodfoundationforthepreparationofhig h-performancelead-freepiezoelectricceramicthick-film. Keywords:lead-freepiezoelectricceramic;fabricationmethod; thickfilm 1.引言 压电陶瓷是一种将机械能与电能相互转化的功能材料，在传感器、微泵、振荡器、换能器、滤波器、微位移器和制动器等方面具有广泛的应用[1-3]。在使用温度下它具有稳定的化学、物理性能。目前被广泛应用的压电陶瓷体系大多是铅基压电陶瓷，如锆钛酸铅基（PZT）压电陶瓷[4]。但在PZT陶瓷体系中，氧化铅（PbO）的含量通常在60wt%以上，而氧化铅在陶瓷成型烧结中具有较强的挥发性，不仅对人体的健康、环境造成危害，而且使烧结过程中陶瓷的化学计量比偏离原配方，给陶瓷的制作工艺和产品的稳定性带来诸多问题，使陶瓷的性能降低。含铅器件废弃后回收进行无公害处理所需的成本甚至高于制造成本[5]。近年来随着人们对环境保护的重视和市场对压电材料需求的增大，研发新型环境友好的铁电、压电材料已成为世界发达国家致力研发的热点材料之一[6]。 压电厚膜厚膜材料厚度一般在10μm-100μm之间。其与薄膜材料相比电性受界面表面等影响较小，较大的厚度能够产生较强的驱动力且具有高灵敏度和宽工作频率[7]。与压电块体材料相比，压电厚膜驱动电压低（﹤5V），使用频率高，能够与半导体工艺兼

BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究

BNT无铅压电陶瓷的制备及进展研究 摘要：随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，Bi0.5Na0.5TiO3 基无铅压电陶瓷以其良好的电学性能和较高的的居里温度等特点成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。本文主要介绍了Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状、制备工艺及其发展与实际应用。 关键词：BNT基无铅压电陶瓷、制备工艺、研究进展、改性研究。 引言：材料是人类生活和生产活动必需的物质基础，同人类文明密切相关。历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等。到20世纪60年代，人们把材料、信息、能源誉为当代文明的三大支柱;20世纪70年代又把新材料、信息技术、生物技术作为新科技革命的主要标志，现在这些技术仍然是21世纪发展的主导。现代科学技术发展的历史表明，材料对推动科学技术的发展极其重要。随着信息时代的到来，各种具有优异性能的新型无机材料开始受到人们的关注和重视。20世纪80年代以来，随着高科技的兴起和发展，需要许多能满足高科技要求的新材料，其中大部分属于功能材料。因此，材料开发的重点越来越转向功能材料。可以说，研究功能材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能之间的关系和规律，己经成为一门新的学科。 压电材料是功能材料的重要组成部分，是实现机械能(包括声能)与电能之间转换的重要功能材料，其应用己遍及人类日常生活的各个方面，由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域占有重要的地位，因此对它的研究在无机材料研究领域中非常活跃并具有诱人的前景。压电陶瓷是重要的机一电能量转换材料，其应用领域广泛，在国民经济中占有重要地位。压电陶瓷主要用于声纳(军用)、医疗设备、电视、通讯、导航及自动化。压电驱动器和超声马达构成的灵巧器件，是最近的重要发展方向。2000年，美国Business ComunicationCO.发表了长达174页的压电材料研究发展及市场的调查报告，认为这种材料具有许多重要应用领域及发展前景，并列举出44项新应用，如灵巧SKJS、微型机器人、光开关用驱动器、数据驱动器、地震传感器、飞行器用灵巧器、管道检测器、压电纤维等。另外，无线及有线通讯方面的革命，更促进其发展。另外，可携带式电话通讯方面应用，还发展了独石型多层压电器件，作为滤波器用。从几十到几百兆周频率，用于低动作电压、高速、高感度振动、驱动、发音、震动传感、升压变压器等方面。随着高新技术的发展，压电陶瓷的用途必将越来越广阔。除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，人们创造更美好的生活。 1、BNT无铅压电陶瓷介绍： 1.1BNT无铅压电陶瓷的结构 Bi0.5Na0.5TiO3(简称为BNT)属于钙钦矿结构无铅压电陶瓷，它的化学结构式为ABO3，全配位为A:B:O=12:6:6。其结构图如1.1所示：

无铅压电陶瓷的研究进展

无铅压电陶瓷材料的研究进展 摘要：无铅压电陶瓷的开发与应用是当今压电陶瓷发展的必然趋势，本文综合分析了无铅压电陶瓷的研究背景，给出了目前无铅压电陶瓷的主要体系，包括基无铅压电陶瓷、BNT 基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷、碱金属钙钛矿结构和钨青铜结构铌酸盐无铅压电陶瓷，系统分析并比较了各个压电陶瓷体系的的性能、制备方法及研究现状，最后对无铅压电陶瓷的发展做出展望。 关键词：无铅压电陶瓷；BaTiO3；BNT；铋层状结构；碱金属铌酸盐；钨青铜结构 1 引言 压电陶瓷是一种能够实现机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料。与压电单晶材料相比，具有机电耦合系数高，压电性能可调节性好，化学性质稳定，易于制备且能制得各种形状、尺寸和任意极化方向的产品，价格低廉等优点，被广泛应用于卫星广播、电子设备、生物以及航空航天等高新技术领域。 然而，目前所使用的压电陶瓷体系主要是铅基压电陶瓷，这些陶瓷材料中PbO(或Pb3O4)的含量约占原料总质量的70%左右。由于PbO、Pb3O4等含铅化合物在高温时的挥发性，这些陶瓷在生产、使用及废弃过程中都会对人类健康和生态环境造成很大的危害。如果对含铅陶瓷器件回收实施无公害处理，所需成本也会很高。另一方面，PbO的挥发也会造成陶瓷的化学计量比偏离配方中的化学计量比，造成产品的一致性和重复性降低。因此，研制和开发对环境友好的无铅压电陶瓷成为一项紧迫且具有重大实用意义的课题。 无铅压电陶瓷，又被称为环境友好压电陶瓷，其直接表层含义指不含铅、又具有满意的高的压电性能的压电陶瓷材料。目前国内外研究的无铅压电陶瓷体系主要包括：BaTiO3基无铅压电陶瓷，(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷，铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐基无铅压电陶瓷（包括钙钛矿结构的碱金属铌酸盐和钨青铜结构铌酸盐）。 2 BaTiO3基无铅压电陶瓷 压电陶瓷的发展是从BaTiO3陶瓷开始的。钛酸钡基陶瓷是研究与发展相当成熟的无铅压电陶瓷，具有高介电常数，较大的机电耦合系数，中等的机械品质因数和较小的介电损耗，是目前制备无铅压电陶瓷的重要候选材料。然而BaTiO3居里温度较低（Tc=120℃），工作温区狭窄，且在室温附近存在相变，压电性能的温度和时间稳定性欠佳，烧结困难（烧结温度一般在1350℃左右，且存在一定难度），压电性能属于中等，难以通过掺杂改性大幅度提高其性能来满足不同需要。因此，单纯的BT陶瓷难以直接取代铅基陶瓷满足现代社会对压电陶瓷的要求。 现阶段对BaTiO3基压电陶瓷的研究主要集中在以BT为基的二元或多元陶瓷体系。在这些体系的研究中也取得一定的成果。如Ba(Ti1-xZrx)O3压电陶瓷的烧结温度低，晶粒小而致密（相对密度达95%），工作温度范围拓宽（-30～+80℃），压电性能也有极大提高（d33

无铅压电陶瓷的制备与性质

华南理工大学学报(自然科学版)第35卷第10期Journa l o f South C hina U niversity o f Techno l o g y V o.l 35 N o .10文章编号:1000-565X (2007)10-0105-06 收稿日期:2007-03-05 *基金项目:广东省自然科学基金重点项目(020951) 作者简介:庄志强(1945-),男,教授,博士生导师,主要从事信息功能材料与电子元器件的研究.E -m a i:l tsz huang@scu t .edu .cn 无铅压电陶瓷的制备与性质 * 庄志强1 黄浩源1 王 歆1 魏 群2 莫卿具 2 (1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510640; 2.信息产业部广州通信研究所,广东广州510310) 摘 要:基于对人类环境的保护和发展环境友好材料与电子产品的要求,近年来开展了无铅压电陶瓷的研究与开发.文中在目前无铅压电陶瓷研究的基础上,进行了Ta 、L i 固溶改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷(LNKNT)的制备和性质的研究.根据XRD 分析,当Ta 组分(x )为10%~20%时,LNKNT 陶瓷室温相为单斜晶系钙钛矿相;当x =17%和20%时,形成完全固溶体,在单斜晶相-四方晶相相变温度附近出现单斜晶相与四方晶相共存的情形.文中还讨论了T a 组分对材料介电常数温度特性、压电性质的影响.当x =17%时,LNKNT 陶瓷的压电常数、平面机电耦合系数和介电常数分别为235pC /N 、0 49和1293 5.该陶瓷材料已经达到工业应用的要求,目前已被尝试应用于制造压电蜂鸣器.关键词:无铅压电陶瓷;锂;钽;铌酸钾钠;X 射线衍射;介电特性;压电特性中图分类号:TQ 174 文献标识码:A 继2001年之后,2003年欧盟议会及欧盟委员会发布了 关于禁止在电器和电子设备中使用某些有害物质 的 Ro H S 指令.指令规定从2006年7月1日起,在新投放市场的电气电子设备产品中,禁止或限制使用铅(Pb )、镉(Cd )、汞(H g )、六价铬(C r 6+ )、多溴二苯醚(PBDE )和多溴联苯(PBB )等6种有害物质,包括在生产过程中以及原材料中可能含有上述6种有害物质的电气电子产品.美国一些州也相继制订了自己的Ro H S 法规 [1] .我国信息产 业部也相继于2006年2月颁布了 电子信息产品污染防治管理办法 ,拟于2007年3月1日起开始计划实施.为了保护地球和人类的生存空间,防止环境的污染,保证可持续发展战略的实施,十多年来,国际和国内在无铅电子产品和材料的研究和开发方面 已经做了大量的工作.目前在国际和国内的电子产品制造中应用量大、面广的焊料和陶瓷电容器(包括瓷料和电极浆料)已经基本实现了无铅化,其它无铅铁电、压电等材料也一直在努力探索中. 压电与铁电陶瓷作为一种重要的电、力、热、光敏感功能材料,已经在传感器、超声换能器、微位移器和其它电子元器件等方面有着广泛的应用 [2-8] .目 前,使用的压电陶瓷主要以Pb(Zr x T i 1-x )O 3(PZT )为基材料,其压电性能大大优越于其它压电陶瓷材料,而且可以通过掺杂改性和工艺控制在很大的范围内调节材料的电学和物理特性,以满足各种应用需求.然而,目前获得工业应用的压电、铁电陶瓷,包括弛豫铁电陶瓷,主要是含铅陶瓷,其中氧化铅的含量约占材料总质量的60%以上.可见,含铅压电陶瓷材料,在材料加工过程、储运、元件制造、使用及其废弃物处理过程中,都容易对环境和人类造成严重危害.因此,研究和开发压电、铁电陶瓷等无铅电子陶瓷材料是近年来研究与开发的重要方向和热点课题. 目前研究的无铅压电陶瓷主要包括钛酸钡(BT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷、

KNN基无铅压电陶瓷的制备及表征

KNN基无铅压电陶瓷的制备与结构性能表征 1、KNN压电陶瓷的制备思路: （1）分别以AETiO3(AE=Mg、Ca、Sr、Ba)为取代物，制备了0.95(K O.5Na0.5)NbO3-0.05AETi03(AE=Mg、Ca、Sr和Ba)系列陶瓷[KNN—AET]，研究了不同的AE离子对KNN陶瓷的烧结特性、相结构、显微结构和介电及压电性能的影响。[11]陈宏铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及改性[J]. 陕西师范大学凝聚态物理硕士学位论文2009年5月。 （2）制备1.0wt% LiZeO3掺杂的0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.02AETiO3(AE=Mg、Ca、Sr和Ba)系列陶瓷【KNN-AET-Li]，研究了Li+对低配比的KNN-AET陶瓷的烧结特性、相结构、显微结构、介电性能和压电性能的影响。[11]陈宏铌酸钾钠基无铅 压电陶瓷的制备及改性[J]. 陕西师范大学凝聚态物理硕士学位论文2009年5月。 (3)制备结构致密的高压电性能的KNN基陶瓷目前主要从以下几个方面：1)掺杂改性；2)新的粉体合成方法；3)晶粒定向生长；4)特殊的烧结方法。 [12]朱孔军，裘进浩，苏礼奎，季宏丽，孟兆磊铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的制备方法.[J] 中国科技论文在线2010年4月第5卷第4期 (4)在MPB附近，材料的压电性能达到最大值，压电应变常数d33达到190-212PC/N加，介电损耗低于1.9%。更普通的NKN无铅压电陶瓷系统(Na，K，Li)(Nb，Sb)O3(简称NKLNS)和(Na，K，Li)(Nb，Ta，Sb)O3(简称NKLNST)分别具有更高的压电活性，d33达到280pC/N和超过300pC/N。本章的主要目的是，通过Li替代K，以期获得具有高居里温度高压电性能的KNN基无铅压电陶瓷。本实验的(Na，K，Li)A位复合和(Nb，Ta)B位复合铌酸盐无铅压电陶瓷材料的化学分子式分别为(Na0.5K0.5-X-Li x)NbO3(x=0.057，0.060，0.063，0.064和0.066)(简称NKLN)和(Na0.5K0.5-X-Li x)Nb0.095Ta0.05O3(x=0.040，0.050，0.053，0.055，0.057和0.066)(简称NKLNT)

无铅压电陶瓷材料的研究现状

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/e3177129.html, 无铅压电陶瓷材料的研究现状 作者：吴思华王平付鹏 来源：《佛山陶瓷》2008年第02期 摘要本文综述了近年来国内外无铅压电陶瓷材料方面的研究进展，重点介绍了钛酸钡 基、铋层状结构、钛酸铋钠基、碱金属铌酸盐系以及钨青铜结构无铅压电陶瓷体系的研究现状，并对无铅压电陶瓷的发展作了展望。 关键词无铅压电陶瓷，铋层状结构，钛酸铋钠基，钨青铜结构 1引言 随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，无铅压电陶瓷材料的研究和应用更日益引起人们的关注。压电陶瓷被广泛应用于通信、家电、航空、探测和计算机等诸多领域，是最重要的电子材料之一，然而，目前使用的压电陶瓷材料仍是含铅的，其中铅基压电陶瓷中氧化铅约占原材料总量的70%，由于氧化铅是一种易挥发的有毒物质，在生产过程中，氧化铅粉尘以及高温合成或烧结过程中挥发出来的氧化铅极易造成环境污染，在使用和废弃后的处理过程中也会给人类及生态环境造成严重危害。于是近年来，为了保护人类及生态环境，许多国家都在酝酿立法禁止使用含铅的压电陶瓷材料，因此，开发无铅基的环境协调性（绿色）压电陶瓷材料是一项紧迫而具有重要科学意义的课题。 近年来，国内外研究的无铅压电陶瓷体系主要有：钛酸钡基、铋层状结构、钛酸铋钠基、碱金属铌酸盐系及钨青铜结构无铅压电陶瓷。 2钛酸钡基无铅压电陶瓷 钛酸钡（BaTiO3）是最早发现的典型无铅压电材料，其居里温度较低，工作温度范围较窄，压电性能属于中等水平，难以通过掺杂改性来大幅度改善其压电性能,且在室温附近存在 相变，所以其在压电方面的应用受到限制。目前，BaTiO3基无铅压电陶瓷体系主要有：（1）（1-x）BaTiO3-xABO3(A=Ba、Ca等；B=Zr、Sn、Hf、Ce等)； （2） (1-x）BaTiO3-xA′B′O3（A′=K、Na等；B′=Nb、Ta等）；

BNT-BT基无铅压电陶瓷的制备与改性研究

目录 摘要................................................................................................................................................ I Abstract ....................................................................................................................................... III 第1章绪论 (1) 1.1 无铅压电陶瓷材料 (1) 1.1.1 压电陶瓷材料的应用及无铅化要求 (1) 1.2 无铅压电陶瓷的分类 (2) 1.2.1 钨青铜系无铅压电陶瓷 (2) 1.2.2 铋层状结构系无铅压电陶瓷 (2) 1.2.3 钙钛矿结构无铅压电陶瓷 (3) 1.3 钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的改性进展 (4) 1.3.1 通过制备工艺改性 (5) 1.3.2 通过成分调控 (5) 1.4 本文的主要研究内容及意义 (7) 1.4.1 主要研究内容 (7) 1.4.2 论文创新点 (7) 1.4.3 研究意义 (7) 第2章样品制备与性能的表征 (9) 2.1 实验原料与实验配方组成 (9) 2.1.1 实验原料 (9) 2.1.2 实验配方组成 (9) 2.2 样品制备工艺 (9) 2.2.1 配料 (9) 2.2.2 球磨混料 (10) 2.2.3 预烧 (10) 2.2.4 成型 (11) 2.2.5 排胶 (12) 2.2.6 烧结 (12) 2.3 性能测试 (12) i

无铅压电陶瓷

无铅压电陶瓷 摘要：锆钛酸铅系（简写PZT）含铅陶瓷是目前广泛使用的高性能压电陶瓷， 然而其对人类和自然会造成长期危害。本文综述了替换材料无铅压电陶瓷的研究进展，包括锆钛酸钡(BZT)基、钛酸铋钠(BNT)基、铌酸钾钠(KNN)基、铋层状结构和钨青铜结构五类无铅压电陶瓷的性能，并分析制备方法和掺杂改性对无铅压电陶瓷的性能的影响，为改进工艺提高压电性能提供理论依据。 关键词:无铅压电陶瓷；压电性能；锆钛酸钡；钛酸铋钠；铌酸钾钠; 铋层状结构；钨青铜结构 Abstract:Leaded ceramic is widely used because of its high-performance piezoelectric so far. However, it can cause long-term hazards to human and natural. The research development of lead-free piezoelectric ceramics is briefly introduced，and the performance of BZT,BNT, KNN, and bismuth layered lead-free piezoelectric ceramics are mainly introduced, and the effects of different modification methods on piezoelectric performance on them are analyzed. It will provide theoretical supports to improve the piezoelectric properties. Keywords:lead-free piezoelectric ceramic; piezoelectric performance; BaTiO3; Bi0.5Na0.5TiO3; NaNbO3; Bi-layer structure;tungsten bronze structure 一、引言 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料[1]。压电陶瓷因具有稳定的化学特性、优异的物理性能、易于制备各种形状和任意极化方向材料的特性，而广泛应用在各个领域。然而，目前广泛使用的高性能压电陶瓷是含铅陶瓷，以锆钛酸铅（PZT）为代表的铅基陶瓷以其在准同型相界（MPB）附近极强的铁电、压电、机电性、高居里点（T C）和良好温度稳定性等，始终统治压电陶瓷世界市场[2]。然而在高温烧结或加工时易挥发一种有毒的物质PbO，生产出来的陶瓷在生产、使用及废弃过程中会对人类社会和自然界造成长期危害[3]。 因而替代材料无铅压电陶瓷正在如火如荼的开展。目前无铅压电陶瓷体系大致可分为钙钛矿系、铋层状结构系和钨青铜系。钙钛矿系无铅压电陶瓷包括BaTiO3(BT)系、钛酸铋钠(BNT)系、铌酸钾钠(KNN)系无铅压电陶瓷。其中，BT 基钙钛矿无铅体系以其优异的压电、铁电和介电性成为近年来研究最多、发展潜力最大的无铅体系之一。目前现在研究主要从两方面来改善无铅压电陶瓷材料的压电性能，一是通过不同的制备方法和制备工艺来提高压电性能；二是通过材料组分的掺杂改性来提高材料的压电性能。