(1-x)NBT—xBaTiO3系陶瓷材料弛豫特性的研究

Ｌ Ｒ数 字 电桥 ， Ｃ 升温 速 度 为 ２￣／ ｉ， 室温 升至 ５ ０ｏ ， Ｃｍ ｎ从 ０ 测量 Ｃ 各 样 品 在 ｌＨ 、０ Ｈｚ１０ Ｈ 频 率 下 从 室 温 至 ５０ｏ 介 ｋ ｚ １ｋ 、０ ｋ ｚ ０ Ｃ的
由介 电测 量 而 得 出
１ ． 样 品 的 介 电 温谱 与 弛 豫 特 性 ２
弛 豫 铁 电 体 的 弛豫 主要 是 指 其 介 电 弛豫 ． 宏 观性 质上 ， 在 弛 豫 铁 电体 的 主 要 特征 是 其 相 变 过 程 为 弥 散 型 ． 有 以 下 ５ 具 个 特 点 ：１ 相 变 不 是发 生 于 一 个 温 度 点 （ 里 点 ）而 是 发生 （） 居 ， 于 一 个 温 度 范 围 内 ：２ 介 电 常数 呈 现 极 大 值 的 温度 随测 量 频 （） 率 的升 高 而 升 高 ；３ 介 电 常数 虚 部 呈 现 峰 值 的 温度 低 于 实 部 （）
子 、通信 等领 域 有 着 十 分 广 泛 的 应用 是 一种 重要 的 功 能材
料。
传 统 的压 电 陶瓷 在 制 备 过程 中存 在着 铅 的 挥 发 ．不 仅 使 陶瓷 的化 学计 量 比偏 离 ． 会 对 环 境 造 成 污染 发 展 非 铅 基 的 还 环 境 协 调 性 压 电铁 电 陶瓷 ．是 一 项 紧 迫 且 具 有 重 大 现 实 意 义 的课 题 。目前 ， 有关 ｆ－ ）Ｂ －Ｂ ＴＯ 系 陶瓷 的研 究 已成 为无 ｌｘ Ｔ ｘ ａ ｉ３ Ｎ 铅 压 电 陶 瓷 研 究 领 域 的 热 点 ．Ｂ Ｎ Ｔ基 陶 瓷 的 弛 豫 特 性 一 直 是
电温 谱 ， 析 了 Ｂ ＴＯ 的掺 入 对 材 料 介 电 弛豫 特 性 的影 响 。 分 ａｉ
１ 材料的介电弛豫特性
弛 豫 的概 念 是 从 宏 观 的热 力 学 唯象 理 论 中抽 象 出 来 的 ．
从 图 １ 看 出 ． Ｂ ５外 的其 它样 品均 具 有 两 个 介 电 可 除 反 常 峰 ． 个 在 １０ ２０ｏ区 间 内 。 一 ５～０ ｃ 另一 个 在 ２ ０ ３ ０℃区 间 ５～０
内 。 别 称 之 为 低 温介 电反 常 峰 和 高 温 介 电反 常 峰 。Ｂ ２和 分 Ｔ
图 １ 样 品在 １ ＫＨｚ １ ＫＩｚ １ ０ 、 ０ － 、 ０ ＫＨｚ 率 下的 介 电 温 谱 Ｉ 频
收稿 日期 ：０ １ １－ ４ ２ １ — １ １
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江苏陶瓷
Ｊ ｎ ｓ ｅａ ｃ ｉ ｇ ｕＣ ｒｍｉ ａ ｓ
呈 现 峰 值 的 温 度 ， 且 测 量 频 率越 高 。 位 差别 越 大 ；４ 当温 而 峰 （）
度 Ｔ Ｔ 时 ． 电常 数 与 温 度 的关 系不 符 合 居 里一 外斯 定 理 ＞ｍ 介
而 可表 示 为 ：
１ｅ ／ ＝ ｃ Ｔ ） ／一１８ （－ （） １
式 中 ： 为 介 电 常 数 的峰 值 ，ｍ 为 介 电 峰 值 所 对 应 的 温 度 ， ８ Ｔ ｃ
交。
关 键 词 （－） Ｂ — Ｂ ＴＯ ； 铅 压 电 ； 豫 １ ｘＮ Ｔ ｘ ａ ｉ３无 弛
０ 引 言
随 着 电子 、 讯 和 控制 等 高 技 术 含 量 行 业 的 迅 速 发 展 ， 通 对
材 料 的智 能 化 、 功 能 、 件 的小 型 化 等 要 求 不 断 提 高 ， 能 多 器 功 材料 的研 究 开 发 在 高 新 技术 领 域 占有 越 来 越 重 要 的地 位 。压 电陶 瓷 能 够 自适 应 环 境 的 变 化 实 现机 械 能 和 电 能 之 间 的相 互 转 化 ， 有 集 传感 、 行 和 控 制 于一 体 的特 有 属 性 ， 机 械 、 具 执 在 电
该 材 料 的 一个 研 究 重 点 ．各 种 条 件 下 的介 电测 量 是 确定 铁 电
材 料弛 豫特 性 的重要手 段 。实验 采用 的是 Ｔ ２１ Ｈ ８ ６型 宽 频
为 常数 ， 称 为 弥 散 性 指 数 在 １ ≤２范 围 内）（ ） ≤ ；５ 即使 顺
电 相具 有对 称 中 心 ．在 Ｔ 以上 相 当 高 的 温 度 仍 可 观 测 到 压 ｍ 电性 和 二 次 谐 波 发 生 等 效应 。弥 散 性 相 变 的前 四个 特 征 均 可
２１ ０ ２年 ６月 第 ４ ５卷 第 ３期
Ｂ ６表 现 出 了明显 的弛 豫 铁 电体 的 特 征 ： 有 宽化 的介 电峰 ． Ｔ 具 即介 电常 数 随 温度 的升 高 是 渐 变 的 ： 介 电 常数 表 现 出较 强 且
（ 汉船 舶 职业 技 术 学院 ， 武 湖北省 武汉 市 ４ ０ ５ ） ３００
摘 要 测 量 了各 样 品在 ｌＨ 、０ Ｈｚ１０ Ｈ ｋ ｚ １ｋ ．０ ｋ ｚ频 率 下 从 室 温 至 ５０Ｃ 介 电 温谱 ，表 明材 料 为 弛 ０￣的
豫 铁 电体 ． ａ 的 掺 入 使 其 弛豫 特 性 有 所 降 低 。 当 ｘ ． Ｂ“ ≥０１ ０时 ，材 料在 低 温 下 具 有 正 常 铁 电体 的 特 征 ． 高 温 下具 有 弛 豫 铁 电体 的特 征 。 两 个 介 电反 常 峰 的存 在 表 明在 此 温 度 区 间材 料 发 生 了 两 次 相
其 定 义 是 ：一个 宏 观 系统 由于 周 围环 境 的 变 化 或 它 经 受 了一
个 外 界 的作 用 而 变 到非 平 衡 状 态 ．这 个 系 统 经 过 一 定 时 间 由 非 热 平 衡 态 过 渡 到新 的热 平 衡 状 态 的 整个 过程 即为 弛 豫 。
１ 弛 豫 铁 电体 的相 变 特 征 ． １
第４ ５卷 第 ３期
２１ ０ ２牟 ０ 月 ６
江
苏
陶
ห้องสมุดไป่ตู้瓷
Ｖｏ ．５ Ｎｏ３ １ ． ． ４
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（一 ） Ｂ — Ｂ Ｔ Ｏ３ 陶瓷材 料 弛豫 特 性 的研 究 １ ｘＮ Ｔ ｘ ａ ｉ 系
余 靖 华