Nb、Ta掺杂Na(0.5)Bi(4.5)Ti4O(15)铋层状陶瓷的性能研究

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文献笔记

1.高温铋层状压电陶瓷Na0.5Bi4.5Ti4O15改性研究通过元素取代改性和工艺改性，可以提高材料的压电性能。

元素取代改性包括同价元素取代改性和添加物改性。

同价元素取代改性就是利用一些与目标离子同价并且半径也相近的离子加入到压电陶瓷屮，使其来代替并占据一部分目标离子（正离子）的位置，形成代位式压电陶瓷。

为了找出性能更优良的材料，有时候也会同时加入两种或两种以上的元素来取代目标离子，即复合取代，这样可以保留两种元素的优点并且部分地克服了单一元素取代时带来的缺点。

添加物改性通常是指将与原来晶格中离子的化合价不同的元素添加到压电陶瓷中，以达到调节陶瓷性能的改性目的。

通常是按照配方总重量的百分比将添加物以金属氧化物的形式加入到压电陶瓷中。

添加物的不同，起到的改性效果也不同。

例如，有的起到的效果是提高弹性柔顺常数、降低机械品质因数、提高介电常数、增大介电损耗、提高平面机电耦合系数、降低矫顽场、提高电阻率等，即陶瓷变得比以前要“软”了，相应的添加物称为软性添加物。

与之相对应的是硬性添加物，使得陶瓷往“硬”的方面转化，结果是介电损耗降低、矫顽场增高、机械品质因数提高、平面机电耦合系数有所降低、电阻率变小等。

工艺改性包括热处理技术包括热压烧结、热锻法等和基于粉体制备的晶粒定向技术包括模板晶粒生长法、溶盐合成法、多层品粒生长技术、定向凝固法。

一般来说，干压成型的陶瓷样品中难免会有气孔的存在，再加上粘合剂在烧结时需要排出气体也在一定程度上增加了气孔的数量，这些都在一定程度上影响了陶瓷的致密性。

要减小或消除气孔带来的影响，有效的措施是在外加压力下进行烧结，即所谓的热压烧结。

该方法有以下优点：提高材料的密度，控制晶粒增长，有利于颗粒之间的接触和扩散效应从而显著降低烧成温度，不用粘合剂以减少陶瓷中的气孔，可以实现晶粒的择优取向。

热锻法是将样品先经过一段时间的普通烧结后，在样品上加上单轴压力，并且保持一段时间。

压电陶瓷的制造过程包括配料、混合、预烧、粉碎、成型、排塑、烧结、被电极、极化、测试。

低电场高储能密度NBT基弛豫铁电陶瓷结构与性能调控

低电场高储能密度NBT基弛豫铁电陶瓷结构与性能调控低电场高储能密度NBT基弛豫铁电陶瓷结构与性能调控引言：弛豫铁电材料因其较高的储能密度和优异的电介质性能，在能源存储和传感器应用等领域具有巨大的潜力。

在弛豫铁电陶瓷材料中，通过调控材料结构和改变化学成分，可以实现性能的优化和储能密度的提高。

本文将以NBT（（1-x)Na(0.5)Bi(0.5)TiO3-xBaTiO3）基弛豫铁电陶瓷为例，介绍了其结构和性能调控的方法与机制。

一、NBT基弛豫铁电陶瓷的结构特点NBT是一种重要的弛豫铁电陶瓷，具有较高的相变温度和相变硬度，具备优异的电介质性能。

其晶体结构为钙钛矿晶体结构，是由钠、铋和钛元素组成的复合氧化物。

NBT材料具有复杂的结构相互作用，使其具有良好的弛豫铁电性能。

此外，加入不同比例的BaTiO3可以改变NBT材料的结构和性能，进一步提高其储能密度。

二、结构调控方法1. 共烧法合成：通过控制不同元素的摩尔比例，可以获得NBT基弛豫铁电陶瓷材料。

共烧法合成具有简单、经济的优点，是制备弛豫铁电材料的常用方法之一。

2. 添加掺杂剂：将不同离子掺杂到NBT材料中，可以导致晶格畸变和氧空位的形成，进而影响材料的电荷输运和电介质性能。

例如，通过钙（Ca）掺杂，可以提高NBT材料的收缩畸变，增强其弛豫铁电性能。

3. 调控烧结工艺：合适的烧结工艺可以改善NBT材料的致密性和结晶度，进而提高其储能密度。

常用的烧结工艺有热压烧结法、微波烧结法等，可以实现NBT材料的有效致密化和晶粒生长控制。

三、性能调控方法1. 温度调控：调节压力和温度条件可以改变NBT材料的相组成和结构，从而改变其电介质性能。

利用温度敏感的相变特性，可以实现在不同温度下的优化性能。

2. 应力调控：应用外加电场或机械应力可以引起NBT材料的相变行为，从而调控其电介质性能。

例如，在外加电场的作用下，可以实现NBT材料的极化和去极化控制。

3. 化学成分调控：调节BaTiO3和NBT的相对比例，可以改变材料的铁电相变温度和储能密度。

铋层状压电陶瓷的性能

铋层状结构化合物中许多具有铁电性,如Bi4Ti3O12、Sr2Bi4Ti4O15、(Na0.5Bi0.5)Bi4Ti4O15、Bi3TiNbO9、Bi2WO6等,这类铁电压电陶瓷具有下列特点：1.介电常数(ε)低(127～154),自发极化强,居里温度高(T C>500℃)，机械品质因数Q m高(2000～7200),矫顽场高。

因此,可用于制作高温高频和超声技术领域器件的压电材料；介电损耗低,厚度振动的机电耦合系数k t较小,故可用于高频窄带滤波器；压电性能稳定、谐振频率的时间和温度稳定性好,这一特点适合用于制作高温能量转换领域的器件。

这一大体系是一类适合在高温场合下器件应用的压电陶瓷材料,是最具有开发应用前景的无铅压电陶瓷体系之一。

2.这类陶瓷具有居里温度(T C)高(>500℃)，机电耦合系数各向异性明显,机械品质因数(Q m)高(2000～7200),老化特性好,电阻率高,介电击穿强度大等特征,适合于制作高温、高频工作条件下的压电元器件。

3.介电常数低、自发极化强(如Bi4Ti3O12的自发极化强度约为50μC/cm2)、居里温度高、压电性能和介电性能各向异性大、电阻率高、老化率低、谐振频率的时间和温度稳定性好、机械品质因数较高和易烧结等。

因此,铋层状结构压电陶瓷在滤波器、能量转换及高温、高频领域有广泛的应用前景。

但铋层状结构压电陶瓷明显的缺点是压电活性低,矫顽场高4.低的介电常数、高居里温度、机电耦合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率、大的介电击穿强度、低烧结温度，然而这类陶瓷有两个缺点：一是压电活性低, 这是陶瓷应用的致命弱点，也是研究的难点和热点，这是由于晶体结构特性决定其自发极化转向受二维限制所致；二是Ec 不高，不利于极化，应用在陶瓷显示器中铁电发射性能就差，这通常可通过高温极化来提高Ec。

5.由于秘层状结构材料具有很多优越的性能,例如低介电常数、高居里温度、机电藕合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率、高的介电击穿强度、低烧结温度等引起了人们广泛的关注。

Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响

Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷电学性能的影响摘要：本文以Bi5Ti3FeO15陶瓷为研究对象，利用掺杂Co元素的方法，研究了Co掺杂对Bi5Ti3FeO15陶瓷的电学性能的影响。

通过比较不同掺杂浓度下的陶瓷样品的结构、形貌和电学性能，发现Co掺杂可以明显改变Bi5Ti3FeO15的电学性能，提高其介电常数和电导率，为Bi5Ti3FeO15的性能优化提供了新思路。

引言Bi5Ti3FeO15是一种具有优良电学性能的铁电陶瓷材料，具有较高的介电常数和压电性能，在电子器件和储能领域具有广阔的应用前景。

由于其较低的电导率和不稳定的电学性能，在实际应用中受到了一定的限制。

对Bi5Ti3FeO15的性能进行改善和优化成为了目前的研究热点之一。

实验方法1. 材料制备：采用固相反应法制备Bi5Ti3FeO15陶瓷样品，通过粉末混合、压制和烧结等工艺获得样品。

2. Co掺杂：在制备过程中，向原料中添加不同浓度的Co掺杂剂，探究其对Bi5Ti3FeO15电学性能的影响。

通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对样品的结构、形貌和成分进行表征。

3. 电学性能测试：采用介电常数测试仪和四探针法测试样品的介电常数和电导率，研究Co掺杂对Bi5Ti3FeO15电学性能的影响。

结果与讨论通过XRD和SEM的测试结果显示，Co掺杂对Bi5Ti3FeO15的晶体结构和形貌均有一定影响。

随着Co掺杂浓度的增加，样品的晶粒尺寸逐渐减小，晶体结构变得更加均匀致密。

EDS测试结果表明，样品中Co元素成功掺杂进入了Bi5Ti3FeO15的晶格中。

在电学性能方面，随着Co掺杂浓度的增加，样品的介电常数和电导率均呈现出不同程度的增加。

且在一定范围内，随着掺杂浓度的增加，电学性能的提高呈现出先增加后减小的趋势，表明适量的Co掺杂可以有效地提高Bi5Ti3FeO15的电学性能。

这种现象的出现可以归因于Co元素的掺杂引起了晶格结构的畸变，导致了电荷不均匀分布和极化强度的增加，从而提高了材料的介电常数和电导率。

Bi、Nb双施主掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响

ｎｎｔｅＢｅａｉｒｆＢａＯ３ｓｄＰｎｅｃｆＢｉａｄＮｂＣｏｏｉｇｏｈｈｖｏｓｏＴｉ一ｅＴＣｒｍｉｓｌＢａＣｅａｃ
ＤＩＳｉＷｅＮＧｈ— ｎ
ＢＴＯ基ＰＣ陶瓷粉，时研究了烧结条件对ＰＣ陶瓷材料性能的影响。用ＸＤ和ＴＭ分析了样品的物相及微观形貌，ａｉ，Ｔ同Ｔ利ＲＥ发现样品为立方晶系的完全互溶取代固溶体，粒基本呈球形，分布比较均匀，径大约５～０Ｂ制陶实验表明，Ｂ、ｂ进颗且粒０６ｍ。以ｉＮ行双施主掺杂可有效改善材料的ＰＣ性能，Ｔ当最佳烧结温度为１３０℃、温时间为２ｎ时，以得到室温电阻为１．３ｎ，３保０ｍｉ可２９
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｅｉｓｏｏｅＴＯ３ａｅＴＣｃｒｍｉｏｅｓｕｅｉ３ａｄＮｂ１ａｏｏｏａｔｗｒｓｒｆｄｐｄＢａｉｓｄＰｅａｃｐｗｄｒｓｄＢＣ１ｎＣ５ｓｄｎｒｄｐｎｅｅｅｂｐｅａｅｙｓｌ．ｔｔｅｃｉｎａＯｔｍｐｒｔｒ．ＴｅｉｆｅｃｆｓｎｅｉｇｐｏｅｓｏｈＴｆｃｓｒｐｒｄｂｏｉｓａｅｒａｔｔｌＷｅｅａｕｅｈｎｕｎｅｏｉｔｒｒｃｓｎｔｅＰＣｅｆｔｗａｄｏｉｎｅｓｕｉｄｔｄｅ．ＴｅＸＲＤｎＴｈａｄＥＭｗｅｅｓｄｏｓｕｙｈｐａｅａｄｒｕｅｔｔｄｔｅｈｓｓｎｍｉｒｇａｈ．Ｔｅｅｕｔｈｗｈｔｈｃｏｒｐｓｈｒｓｌｓｏｔａｔｅｓ

Nb5+掺杂改性CaBi4Ti4O15压电陶瓷的研究

申图分类号：Ｑ１４７文献标识码：Ｔ．５７Ａ
陶瓷，并研究其介电性验
铋层状结构材料因其具有居里温度高、介质损耗
低、电击穿强度大、介各向异性大、电阻率高等优点，
采用固相普通烧结工艺制备了Ｃａｉｉ５ｘｏＢ４４＋ｍｌＴ０ｌ
的压电与介电性能。可对于Ｎ掺杂改性ＣＴ陶瓷ｂＢ的物相、显微结构及其压电和介电性能变化规律的研Ｔｃｎｌｇｅ，ｎ，ＡｅｈｏｏｉＩｃＵＳ）通过谐振和反谐振法测量ｓ
ＣＴＮ陶瓷径向面机电耦合系数（）Ｂ－ｋ、Ｄ厚度机电耦合系数（Ｏｋ和机械品质因数（，Ｑ并测量其介温曲线。
ｚ５（Ｂ－ｘ００，．，．０００，．无０２３０５适合应用于高温、高频无铅压电陶瓷领域ｎ。铋层状ＮｂＯＣＴＮ，＝．００１００，．，．４００）州ｉ，ｉＣＣ。Ｎ２０结构化合物晶体结构是Ｂ２层和包含有Ｂ６ｉ２Ｏ＋ｏ八面铅压电陶瓷。将分析纯Ｂ２ＴＯ，ａＯ，ｂ０按
８０Ｃ烧银。置于１０５ｏ８ ℃的硅油中，施加３８ｋ／－Ｖｍｍ
极化２ｎ放置２测其各项电性能。０ｍｉ，４ｈ后
了大量掺杂改性研究，括Ｓ４Ｃ、６（ｉ包Ｐ［ｕ删Ｍｎ［Ｌ１、１、、
ＮＩ、ｅ）、嘲（ｌＯ）ａ、＋Ｃ，ｔｗ对ＡＢｍ１【￣ｎ的Ａ位、位和Ｂ
行星球磨８混合均匀。ｈ混合好的物料，８０９０在５－０ ℃

镍和钕共掺杂钛酸铋铁电薄膜的结构及其性能研究的开题报告

镍和钕共掺杂钛酸铋铁电薄膜的结构及其性能研究的开题报告一、研究背景与意义钛酸铋(Bi4Ti3O12，BTO)是一种常用的铁电材料，具有良好的铁电性能和较高的介电常数，在微电子学、光电子学、传感器等领域有广泛的应用。

然而，BTO晶体结构中缺陷和结构不规则会导致铁电性能下降，从而影响器件性能。

因此，掺杂是一种常用的方法来改善BTO的性能。

目前，镍和钕被认为是BTO的优异掺杂元素，能够提高BTO的铁电性能。

二、研究内容本研究将利用激光分离沉积技术(Laser Deposition Technology，LDT)在锆基片上制备镍和钕共掺杂的BTO薄膜，并通过优化工艺参数得到高品质的薄膜。

采用X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)，原子力显微镜(AFM)，透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman Spectroscopy)等测试方法研究薄膜的结构和形貌。

同时，采用极化曲线、交流电性能测试仪、等温留电测试仪等手段对薄膜的铁电性能进行研究，以探究镍和钕共掺杂BTO的性能变化及其机制。

三、研究技术路线1. 实验材料的制备和字符化；2. 激光分离沉积技术制备镍和钕共掺杂钛酸铋薄膜；3. 优化薄膜制备工艺条件，并对薄膜进行结构和形貌表征；4. 评价镍和钕共掺杂对BTO铁电性能的影响，并探究影响机理。

四、预期成果1. 成功制备镍和钕共掺杂的BTO薄膜；2. 对薄膜的结构、形貌、铁电性能等性质进行了研究，揭示了掺杂机制；3. 得到了优异的薄膜性能，并改进了制备工艺；4. 增加了对BTO材料的认识，并有助于其在电子器件、光电器件等领域中的应用开发。

五、参考文献[1] Zhang Hui, Li Bin, Zhou Kuangting, et al. Effect of Ni doping on the structural, dielectric and ferroelectric properties of Bi4Ti3O12 ceramics [J]. Journal of Materials Science, 2012, 47(24):8558-8566.[2] Qiu Tingting, Liu Hongxia, Zheng Yulin, et al. Control over orientation and ferroelectric properties of Bi4Ti3O12 thin films deposited on Si(001) by pulsed laser deposition [J]. Applied Surface Science, 2017, 393(10):448-455.[3] Arakawa T, Hassan M A, Saavedra H M, et al. Vibrational spectra of substituted Aurivillius-phase oxides Bi2ABO7(B' = Mg, Zn, Ni;A = Nb, Ta)[J]. Journal of Raman Spectroscopy, 2014, 5(45):394-402.[4] Yao Xin, Xia Huijie. Investigation of the dielectric properties and ferroelectric fatigue behavior of Nd-doped Bi4Ti3O12 thin films [J]. Applied Surface Science, 2018, 448(10):426-433.。

铋掺杂对(Na0.5K0.5)NbO3无铅压电陶瓷性能的影响

基陶瓷，其烧结温度随着Ｂ２掺杂量的增加而升高，试样密度与纯ＮＫ陶瓷相比有显著提高。（ａ５．ＮＯ压电ｉＯ３ＮＮ０Ｋ０）ｂ３５
常数３，机电耦合系数、随Ｂ２３ｉ含量的增加先升高而后降低，并在ｘ０５Ｏ＝．％时达到最大值，而且机械品质因子Ｑ大大提高。当Ｂ２掺杂量为Ｏ５ｉＯ３．％时，Ｎ０Ｋ．Ｎｂ３铅压电陶的密度达４４／ｍ表现出优异的压电性能，３１８（ａ＿ｏ）Ｏ无５５．ｇｃ，６ｄ３３＝
来，对压电陶瓷的研究和生产主要都集中于传统的锆钛酸铅Ｐ（ｒｉ３（ＺｂＺ，）ＴＯＰＴ）基压电陶瓷上［，但是在３】
ＰＴ中含有几乎总质量６％的有毒物质ＰＯ【，且制Ｚ０ｂ９而】
些方法因其工艺复杂，耗能大而得不到大规模工业化生产。因此，很多学者研究了在传统陶瓷制备工艺中ＣｕＯ［６１］ＺｎＯ［１，７、引ＳＯ２ｃＯｎ、Ｓ２ＣＯ［等添加剂对ｄ】
、
备过程中ＰＯ易挥发使ＰＺ的化学剂量比发生变化，ｂＴ同时给生态环境和人类生存带来威胁［，】日本等许１１，０１多国家都立法禁止使用含铅的电子材料。因此，研究
和开发无铅压电陶瓷是一项迫切的、具有重大社会和经济意义的课题。

《2024年铋系铁电陶瓷的微波吸收性能调控及机理》范文

《铋系铁电陶瓷的微波吸收性能调控及机理》篇一一、引言铋系铁电陶瓷因其在电子器件中的潜在应用价值而受到广泛关注。

这种材料在微波领域的应用尤为突出，其微波吸收性能的调控不仅关乎其电磁波防护能力，也涉及到新型电子器件的研发。

本文旨在探讨铋系铁电陶瓷的微波吸收性能的调控方法及其内在机理。

二、铋系铁电陶瓷的简介铋系铁电陶瓷是一类重要的电子材料，其晶体结构与独特的电子极化行为使得它在微波频率下展现出优良的电磁波响应性能。

在诸多领域，如雷达探测、电磁波防护和微波通信等，铋系铁电陶瓷都表现出了巨大的应用潜力。

三、微波吸收性能的调控方法1. 掺杂改性：通过引入其他元素进行掺杂，可以有效地调整铋系铁电陶瓷的电子结构，进而影响其微波吸收性能。

不同的掺杂元素和掺杂浓度会产生不同的微波吸收效果。

2. 纳米化处理：纳米化的铋系铁电陶瓷具有更高的比表面积和更优的电磁波响应性能。

通过控制颗粒大小和形状，可以进一步优化其微波吸收性能。

3. 复合材料制备：与其他类型的材料（如碳基材料、磁性材料等）进行复合，可以制备出具有更佳微波吸收性能的复合材料。

这种复合材料能够充分利用各种材料的优点，以达到最佳的微波吸收效果。

四、微波吸收性能的调控机理铋系铁电陶瓷的微波吸收性能调控主要涉及到其电子极化、磁性及材料的微观结构。

具体机理如下：1. 电子极化：通过掺杂等手段，改变铋系铁电陶瓷的电子结构，从而改变其在微波频率下的响应行为。

电子极化的变化直接影响到材料的介电常数和磁导率，进而影响其微波吸收性能。

2. 磁性：铋系铁电陶瓷的磁性对微波吸收性能具有重要影响。

通过调整材料的磁性参数（如饱和磁化强度、矫顽力等），可以优化其在微波场下的响应能力。

3. 微观结构：材料的微观结构（如晶粒大小、晶界等）对微波吸收性能也有重要影响。

纳米化的铋系铁电陶瓷具有更高的比表面积和更多的晶界，这有利于提高其在微波场下的响应速度和效率。

此外，合理的微观结构还可以提高材料的电磁波损耗能力，从而增强其微波吸收性能。

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷研究近期进展

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷研究近期进展陈敏;肖定全;孙勇;吴浪;赁敦敏;朱建国【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2007(038)008【摘要】钛酸铋钠(分子式是Bi0.5Na0.5TiO3,简写为BNT)基无铅压电陶瓷性能优良,但与铅基陶瓷相比还有相当的差距,其性能有待进一步提高.从BNT基陶瓷改性、陶瓷新体系以及陶瓷制备技术等多方面,分析了提高BNT基陶瓷性能的原理、途径和方法,指出了发明陶瓷新体系的有关思路,讨论了陶瓷制备技术与陶瓷性能的关系.同时,列举了近期在BNT基陶瓷性能改善研究中的若干新进展和新结果、性能良好的BNT基陶瓷新体系及制备工艺和制备新技术对陶瓷性能的影响,并对今后的相关研究进行了展望.【总页数】5页(P1229-1233)【作者】陈敏;肖定全;孙勇;吴浪;赁敦敏;朱建国【作者单位】四川大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610064;成都信息工程学院,光电系,四川,成都,610225;四川大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610064;西南科技大学,材料科学与工程学院,四川,绵阳,621010;四川大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610064【正文语种】中文【中图分类】TM221【相关文献】1.钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的组分设计与性能调控研究进展 [J], 李方旭;刘超;肖定全2.BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二 [J], 赁敦敏;肖定全;朱建国;余萍;鄢洪建3.钛酸铋钠基无铅压电陶瓷晶粒生长机制的研究 [J], 姚永红;王建武;高峰;田长生4.钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的极化性能热稳定性研究进展 [J], 任鹏荣;王家乐5.钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷的研究进展 [J], 吕梦涵;郭刚昕;张开远;李慧;张洋洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铋层状高温压电陶瓷

文献阅读
铋层状结构化合物是由(Bi2O2)2 +层和二维的钙钛矿层 (Am - 1Bm O3m+1)2 -循环交替排列而成。其化学通式：(Bi2O2)2 +(Am - 1Bm O3m+1)2 -
m一般为l-5的整数，是指相邻两(Bi2O2)2 +层间钙钛矿层的层数。m的值与铁电的正交结构有关。m为奇偶时结构也不同，主要原因是为了达到晶体结构应变能的最小化。研究表明m也可以为小数，即当铋层状结构化合物是不同层数铋层状结构化合物产生共生时。
文献阅读
铋层状结构化合物是一类重要的无铅压电材料，它具有以下特点：介电击穿强度大、居里温度高、烧结温度低、电阻率高、介电常数与介电损耗低、老化率低、机械品质因数高、厚度机电耦合系数较小、机电耦合系数各向异性明显、压电性能稳定、谐振频率的时间和温度稳定性好等。鉴于以上原因，铋层状结构陶瓷材料在滤波器、能量转换器、高温和高频领域有着广泛的应用前景。与传统的PZT材料相比较，铋层状结构铁电体有两个缺点，一是压电活性低；二是矫顽场大，难以极化。这主要是由于铋层状结构晶体的对称性较低，自发极化受二维结构限制且只能在面内转动。除此之外，陶瓷的化学计量比受高温下氧化铋挥发的影响，从而导致材料内产生大量氧空位，使材料介电、压电等性能降低。
文献阅读
压电陶瓷主要性能参数如下。弹性性质：弹性常数C和S；介电性质：介电常数ε﹑介电损耗 tanδ 和居里温度Tc；机电性质：机械品质因数Qm﹑机电耦合系数k和频率常数N；压电性质：压电常数d33；铁电性质：饱和极化强度PSA、剩余极化强度Pr和矫顽场Ec 以及电导率σ﹑频率常数N﹑老化性能和温度性能有关的常数。
通过掺杂改性和工艺改性，可以提高材料的压电性能。对于铋层状结构材料的掺杂改性主要为A位、B位掺杂,以及A、B位同时掺杂改性。

铋层状无铅压电陶瓷的研究进展

铋层状无铅压电陶瓷的研究进展武丽明;刘泳;吕会芹;迟庆斌;王淑婷;陈倩;初瑞清;徐志军【摘要】铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高、介电常数低等特征受到广泛研究,其适合应用于高温、高频领域.本文介绍了铋层状压电材料的结构特点和分类,综述了近期国内外有关铋层状无铅压电陶瓷在制备技术和掺杂改性方面的研究进展.%Due to the high Curie Temperature and low dielectricconstant,bismuth layer structure lead-free piezoelectric ceramics have received great attention.There are extensive applications on high temperature and high frequency fields.This paper introduced the structure and characteristics of bismuth layer structure piezoelectricceramics.Investigations on the modification of bismuth layer structure materials were summarized.【期刊名称】《聊城大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(025)003【总页数】4页(P42-45)【关键词】无铅压电陶瓷;铋层状;掺杂改性【作者】武丽明;刘泳;吕会芹;迟庆斌;王淑婷;陈倩;初瑞清;徐志军【作者单位】聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059【正文语种】中文【中图分类】TM282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，广泛应用于电子、机械、通讯等各个领域.目前大规模使用的压电陶瓷材料体系主要是铅基压电陶瓷.铅基压电陶瓷具有优异的压电性能，并且可以通过掺杂取代来调节其性能以满足不同需求，但是这些陶瓷材料中含有大量对人体和环境有害的铅.随着人们环保意识的增强，压电陶瓷材料将最终实现无铅化，因而环境友好型无铅压电陶瓷成为研究的热点［1－4］.其中铋层状无铅压电陶瓷因具有较好的抗疲劳强度、高的居里温度、机电耦合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率、高的介电击穿强度、低烧结温度等优良特性，在高温、高频场合以及在铁电存储器、显示器等领域有着广泛的应用前景［5－8］.但铋层状压电陶瓷又由于矫顽场高，剩余极化和压电性能较低而限制了它的使用.因此研究和探索具有潜在应用前景的铋层状无铅压电陶瓷材料具有重要的战略意义.国内外学者从制备技术和掺杂改性两个方面对其进行了广泛的研究，取得了较好的研究成果.本文介绍了铋层状无铅压电陶瓷的结构特点和分类，介绍了铋层状无铅压电陶瓷材料在制备技术和掺杂改性方面的研究进展.1 铋层状无铅压电陶瓷的结构与分类铋层状结构材料（bismuth layer-structured ferroelectrics简写为BLSF）是由二维的钙钛矿层（Am－1 BmO3m＋1）2－和（Bi2O2）2＋层有规则的相互交替排列而成，由Aurivillus等人于1949年发现，并对其进行了结构分析.它的化学通式为（Bi2O2）2＋（Am－1BmO3m＋1）2－，其中A为适合配位数为12的各价离子及它们组成的复合离子，B为适合八面体配位的离子、复合离子，m为钙钛矿层内八面体层数，一般为1-5［9－11］，由于这种特殊的层状结构，铋层状无铅压电陶瓷具有以下特点：高介电击穿强度、高机械品质因数、低介电损耗、低老化率和稳定的性能等.然而，铋层状结构压电陶瓷还存在一些缺点：（1）矫顽场Ec高，电阻率低，较难充分极化；（2）铋层状结构晶体对称性较低，自发极化只能在平面内二维转动，难以获得足够大的剩余极化，压电活性低，压电系数一般都不超过20pC／N［12］，使得铋层状压电陶瓷的应用只能限制在高温、高频领域［7］.铋层状结构压电陶瓷体系可以归纳为［13－15］：（1）Bi4Ti3O12基压电陶瓷；（2）Bi3TiNO9基压电陶瓷（N＝Nb，Ta）；（3）MBi4Ti4O15基压电陶瓷；（4）MBi2N2O9基压电陶瓷（M：Ca，Sr，Ba，K0.5Bi0.5，Na0.5Bi0.5，N＝Nb，Ta）；（5）复合铋层状结构压电陶瓷.2 铋层状无铅压电陶瓷的改性研究由于铋层状无铅压电陶瓷中的晶格内二维结构限制了自发极化的旋转，因此晶粒对称性较差，压电性能、剩余极化强度较低，极化场强高.为了改善铋层状无铅压电陶瓷的性能，改性方法主要有制备工艺改性和掺杂改性.2.1 制备工艺改性传统陶瓷制作工艺制备的铋层状结构无铅压电陶瓷材料，其陶瓷密度与压电活性较低，矫顽场高.人们希望通过新的陶瓷制备工艺（热处理技术和基于粉体制备的晶粒定向技术）来控制其晶体结构，使晶粒取向择优排列，从而使材料在某一方向具有所需的最佳性能.2.1.1 粉体制备技术.粉体的制备是原材料的准备阶段，它的性能直接影响陶瓷的组成与结构，进而影响材料的性能.纳米粉体烧结时可以降低烧结温度、提高陶瓷材料的致密度，有助于提高压电陶瓷的性能.制备铋层状陶瓷粉体方法有熔盐法、溶胶－凝胶法（Sol-gel）等.熔盐法是在一定程度上能控制粉体颗粒的形状，得到有一定取向晶粒的粉体合成方法［16］.有学者［17］利用熔盐法制备粉体，烧成后陶瓷的各向异性明显.熔盐法中的反应为固液反应，这是由于低熔点盐作为反应介质，合成过程中会出现液相，部分反应物在液相中溶解，大大提高了离子的扩散速率，这就使得反应更易进行.熔盐法与传统的固相法相比，具有合成温度低、保温时间短、工艺简单易操作、制备的材料化学成分均匀等优点.溶胶－凝胶法（Sol-ge1）是二十世纪七十年代发展起来的，是一种湿化学方法.Sol-ge1法就是首先将原料均匀分散在溶剂中，并经过水解、缩合反应形成稳定的溶胶，然后溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，生成具有一定空间网络结构的凝胶，最后经过干燥和烧结固化制备出所需材料［18］.采用Sol-gel技术，以硝酸铋，硝酸镧和钛酸丁脂为原料，制备掺镧钛酸铋（Bi9.6La0.4）Ti3O12（BLT）粉末，该粉末为纳米级、分散良好，分布一致［7］.2.1.2 热处理技术.通过新的制备工艺可以改进陶瓷的显微结构，从而提高无铅压电陶瓷的压电性能.由于压电晶体的各向异性，通过控制这类陶瓷的晶粒取向，可使材料在某一方向具有所需要的最佳性能.采用适当的热处理技术可以在高温下使晶粒内位错运动和晶粒间晶界滑移，使陶瓷晶粒实现定向排列［19］.热处理技术在各向异性明显的铋层状结构无铅压电陶瓷的织构化方面得到了较好的应用.热压、热锻和热轧都属于热处理技术.其中热锻技术对于铋层状无铅压电陶瓷的改性效果明显.经过热锻法处理后，陶瓷样品的各向异性明显，垂直于热锻轴方向的性能得到明显改善［6］.2.1.3 模板晶粒生长法.模板晶粒生长（templated grain growth，TGG）技术是依赖于定向排布晶种在细小基体粉体中的反应和优先生长实现晶粒定向排布的［20］.模板晶体生长法利用局部规整反应制得晶粒取向度高的陶瓷，它是以陶瓷粉体的颗粒为基础，通常要求粉体形貌具有明显的各向异性，如晶须状或片状.制备过程中首先采用流延或挤塑法使各向异性的粉体在素胚中定向排列，最后通过烧结得到织构化的陶瓷［7］.采用该技术在1 300℃烧结制得织构化SrBi2Nb2O9陶瓷，可使其晶粒取向度达86%［21］.模板晶体生长法是一种新型的制备工艺，它不仅适用于铋层状结构压电陶瓷的制备，还可以应用在所有钙钛矿结构的陶瓷中.2.2 掺杂改性许多陶瓷材料的电学性能与材料的化学组成有关，通过掺杂来改变材料的化学组成进而提高了陶瓷的电学性能.通过掺杂改性同样可以改善铋层状压电陶瓷的压电性能.近年来，关于铋层状压电陶瓷在掺杂改性方面的研究，主要有A位取代和B位取代［22－32］.从电学性能方面讲，多数集中于研究其铁电及压电性能.2.2.1 A位取代改性.A位掺杂改性中，铋层状结构压电陶瓷材料中最常用有效地掺杂元素是镧系稀土元素.镧系稀土元素能不同程度的提高SBTi的铁电性能和压电性能［22－26］.F.Qiang等［59］研究了La、Nd、Sm和Dy掺杂对SBTi陶瓷电学性能的影响，结果表明随着掺杂量的增大陶瓷的剩余极化强度均是先增大后减小，La、Nd、Sm和Dy的掺杂提高了陶瓷的铁电性能.采用镧系稀土元素掺杂改性来改善陶瓷性能的机理，研究学者们认为是稀土元素取代了高温下极易挥发的Bi，抑制了陶瓷晶粒中氧空位的产生，提高陶瓷的剩余极化强度.由于SBTi陶瓷的居里温度为267℃［24］，相比与SBTi，Ca2Bi4Ti5O18陶瓷的居里温度为775℃［30］，Xu zhijun等［27］用Ca2＋掺杂取代SBTi陶瓷中的Sr2＋，研究发现：随着掺杂量的增大，陶瓷的居里温度升高，Ca2＋的掺杂提高了SBTi陶瓷的介电性能.Q Chen等分别用（Li、Ce）［31］和（Na、K）［32］掺杂取代A位的，提高了SBTi陶瓷的压电常数和剩余极化强度.2.2.2 B位取代改性.B位掺杂改性主要是通过高价离子如Nb5＋、Zr5＋、V5＋、W5＋来取代Ti 5＋离子，期望获得综合性能优异的压电陶瓷.Hao J G等［28］用Zr5＋取代Ti 5＋，研究表明，当B位Ti被Zr取代后，导致了晶格常数的增大和居里温度、介电损耗的降低.Zhang Y J等［29］用V5＋掺杂取代SBTi陶瓷中的Ti 5＋，研究表明，当B位Ti被V取代后，陶瓷的致密度和居里温度得到了提高.当B位Ti离子被取代，由于进行B位取代时，其引起的晶格常数变化幅度低于A 位取代的情况，虽然也导致居里温度的改变和电学性能的改善，但远不如A位取代明显.因此国内外研究较多的多为A位取代改性.3 结语本文从铋层状无铅压电陶瓷的制备技术、掺杂改性等方面，分析讨论了提高铋层状陶瓷性能的方法，虽然近年来，铋层状无铅压电陶瓷的研究和开发取得了长足的进步，在某些方面得到许多具有实用前景的铋层状无铅压电陶瓷体系.但是，和含铅基压电陶瓷相比，铋层状无铅压电陶瓷还有许多不足之处，还需做大量的研究和开发工作.主要是对铋层状无铅压电陶瓷进行掺杂改性研究，进一步大范围探索A、B 位掺杂对铋层状结构无铅压电陶瓷压电性能的影响；其次是进一步研究新型制备技术以获得高性能的铋层状结构无铅压电陶瓷.相信在不久的将来，铋层状无铅压电陶瓷在整个压电陶瓷材料及其应用中，将发挥更大的作用.参考文献【相关文献】［1］ Cross E.Lead-free at last［J］.Nature，2004，432：24-25.［2］ Saito Y，Takao H，Tani T，et al.Lead-free piezoceramics［J］.Nature，2004，432：84-87.［3］ Rodel J，Jo W，Seifert K T P，et al.Perspective on the development of lead-free piezoceramics［J］.J Am Ceram Soc，2009，92（6）：1 153-1 177.［4］张燕杰，初瑞清，徐志军，等.BNT基无铅压电陶瓷研究进展［J］.聊城大学学报：自然科学版，2010，23（4）：63-67.［5］崔永涛，周丽玮，付兴华，等.铋层状结构无铅压电材料的研究现状与发展趋势［J］.硅酸盐通报，2004，29（6）：1 363-1 366.［6］郝华，马麟，罗士兵，等.铋层状结构无铅压电材料的改性［J］.佛山陶瓷，2004，4：32-33.［7］郑夏莲，许华.铋层状结构无铅压电陶瓷的研究进展［J］.宜春学院学报，2007，29（4）：15-18.［8］晏海学，李承恩，周家光，等.高Tc铋层状压电陶瓷结构与性能［J］.无机材料学报，2000，15（25）：209-220.［9］ Aurivillius B.Mixed bismuth oxides with layer lattices II The structure type ofCaNb2Bi2O9［J］.Ark Kemi，1949，1：463-480.［10］ Aurivillius B.Mixed bismuth oxides with layer lattices II structure of Bi4Ti3O12［J］.Ark Kemi，1949，1：499-512.［11］ Irie H，Miyayama M，Kudo T.Structure dependence of ferroelectric properties of bismuth layer-structured ferroelectric single crystals［J］.J Appl Phys，2001，90：4 089-4 094.［12］文海，王晓慧.高温压电陶瓷研究进展［J］.硅酸盐学报，2006，34（11）：1 367-1 373. ［13］ Mar I V，Caball E A C，Calos M，et a1.Factors affecting the electrical conductivity of donor-doped Bi4Ti3O12piezoelectric ceramics［J］.J Am Ceram Soc，1999，82（9）：2 411-2 416.［14］ Gelfuso M V.Synthesis and structural，ferroelectric and piezoelectric ofSrBi4Ti4O15ceramics［J］.J Am Ceram Soc，1999，82（9）：2 368-2 372.［15］Jiménez B，Pardo L，Castro A，et al.Influence of the preparation on the microstructure and ferroelectricity of the（SBN）x（BTN）1－x ceramics［J］.Ferroelectrics，2000，241：279-286.［16］ Wu Y.Study of vanadium doped strontium bismuth niobate tantalate ferroelectric ceramics and thin film［D］.Washington State，Se-attle：University of Washington，2001.［17］ Yoon K H，Cho Y S.Molten salt synthesis of lead-based relaxors［J］.J Mater Sci，1998，33：2 977-2 984.［18］游咏，匡加才.溶胶－凝胶法在材料制备中的研究进展［J］.高科技纤维与应用，2002，27（2）：12-15.［19］ Tsuguto T，Toshihiko T.Piezoeleelric properties of bismuth layer structured ferroelectric ceramics with a preferred orientation processed by the reactive tern platedgrain growth method［J］.Jpn J Appl Phys，1999，389B：5 553-5 556.［20］崔春伟，黄金亮，殷镖，等.模板晶粒生长发制备织构化SrBi2Nb2O9陶瓷［J］.硅酸盐学报，2007，35（10）：1 298-1 301.［21］郝华，刘韩星，欧阳世翕.铋层状结构铁电材料的性能与改性研究［J］.硅酸盐通报，2004（2）：52-56.［22］ Mamatha B，James A R，Sarah P.Dielectric and piezoelectric properties of SrBi4－xHoxTi4O15（x＝0.00，0.02，0.04and 0.06）ceramics［J］.Physica B，2010，405：4 772-4 775.［23］ Cui L，Hu Y J.Ferroelectric properties of neodymium-doped Sr2Bi4Ti5O18thin film prepared by solgel route［J］.Physica B，2009，404：150-153.［24］ Qiang F，He J H，Zhu J，et al.Ferroelectric and dielectric properties of bismuth-layered structural Sr2Bi4－xLnxTi5O18（Ln＝La，Nd，Sm and Dy）ceramics［J］.J Solid State Chem，2006，179：1 768-1 774.［25］徐锐，沈柏清，卢网平，等.Dy掺杂Sr2Bi4Ti5O18陶瓷的介电性能［J］.扬州大学学报，2004，7（2）：27-30.［26］卢网平，朱骏，惠荣，等.La掺杂对Sr2Bi4Ti5O18铁电陶瓷性能的影响［J］.功能材料，2003，5（34）：562-563.［27］ Xu Z J，Chu R Q，Hao J G，et al.Study on high temperature performances for bismuth layer-structured（Sr1－xCax）2Bi4Ti5O18（0≤x≤1）ceramics［J］.J Alloys Compd，2009，487：585-590.［28］ Hao J G，Xu Z J，Chu R Q，et al.Study on ferroelectric and dielectric properties of Zr-doped Sr2Bi4Ti5O18ceramics［J］.Advanced Materials Research，2010，105-106：248-251.［29］ Zhang Y J，Xu Z J，Chu R Q，et al.Ferroelectric and dielectric properties of vanadium-doped bismuth layer Sr2Bi4Ti5O18ceramics［J］.Advanced Materials Research，2010，105／106：245-247.［30］ Moure C，Gil V，Tartaj J，et 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Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)铋层状陶瓷的结构与电性能研究

Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)铋层状陶瓷的结构与电性能研究涂娜;陈超;陈云婧;江向平【期刊名称】《中国陶瓷》【年(卷),期】2024(60)5【摘要】采用固相法制备了Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)(0≤x≤0.1)共生结构的铋层状陶瓷材料,通过Mn离子调控Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)体系中的氧空位迁移和氧空位浓度的变化,研究了氧空位迁移和氧空位浓度对Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)陶瓷材料的电性能的影响。

研究发现所有样品均为单一的共生铋层状结构,无杂相生成。

在掺入Mn的陶瓷样品中,Mn离子占据钙钛矿结构中的Ti离子的位置;在x≤0.06时,氧空位迁移速率降低,氧空位迁移对陶瓷的电学性能影响占主导优势,介电损耗和漏电流减小,压电常数不断增大。

随着Mn含量逐渐增加,当x>0.06时,氧空位的浓度对电学性能的影响占主要优势,氧空位浓度不断增大,介电损耗和漏电流增大,压电常数降低。

在x=0.06时,压电常数d 33为19.8 pC/N达到最大,此时介电损耗较低,综合电性能最优。

【总页数】6页(P21-26)【作者】涂娜;陈超;陈云婧;江向平【作者单位】景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75【相关文献】1.Ce3+掺杂Na0.5Bi8.5Ti7O27铋层状陶瓷的结构与电性能研究2.(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)(Sc_(0.5)Ta_(0.5))_xO_3陶瓷结构与电学性能研究3.Mn改性Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_7O_(27)铋层状陶瓷结构与电性能的研究4.Mn掺杂对Bi_(7)Ti_(4.5)W_(0.5)O_(21)共生铋层陶瓷微观结构和电学性能的影响5.0.94(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_(3)-0.06Ba(Zr_(0.25)Ti_(0.75))O_(3)陶瓷的制备、表征与热释电性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铋层状结构无铅压电陶瓷

铋层状结构无铅压电陶瓷的研究与进展---无铅压电陶瓷20年发明专利分析班级：材料0904 姓名：李某指导老师：张强摘要: 铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高，介电常数低，介电击穿强度大及各向异性大等特征近年来受到广泛研究。

本文归纳和分析了铋层状结构无铅压电陶瓷近20年的发明专利，着重介绍了主要体系的压电铁电性能，并对铋层状结构无铅压电陶瓷今后的发展与研究提出了一些建议。

关键词: 无铅压电陶瓷，压电材料，BaTiO3，铋层状结构化合物，铌酸盐Abstract：Bismuth layer-based lead-free piezoelectric ceramics, which were potential candidate piezoelectric materials under high -temperature and high -frequency conditions，have are received great attention form the viewpoint Of environment protection. In this paper, the parents Of bismuth layer-based lead-free piezoelectric ceramics in the past twenty years were summarized and reviewed with emphasizes on the composition，structure properties，and fabrication techniques .The future developments of bismuth layer-based lead-free piezoelectric ceramics were also suggested.Key words :lead-free piezoelectric ceramics, piezoelectricmaterials,BaTiO3,Bl-layer structure, niobute1 引言铋层状结构化合物是由二维的钙钛矿层和（Bi2O2）２＋层有规则地相负交替排列而成。

ZnNb_(2)O_(6)掺杂BNT基无铅弛豫铁电体陶瓷的性能研究

ZnNb_(2)O_(6)掺杂BNT基无铅弛豫铁电体陶瓷的性能研究肖齐龙;王世宇;蒋芮;梅雄峰;吴昊;石亚军;孙帅;吴文娟【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2024(53)1【摘要】利用传统固相法制备了0.7(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_(3)-0.3(Sr_(0.7)Bi_(0.2))TiO_(3)-xZnNb_(2)O_(6)(缩写为BNT-SBT-xZN,其中x=0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(摩尔分数))陶瓷,并研究了引入ZnNb2O6对BNT基陶瓷材料的结构和性能的影响规律。

结果表明:少量ZnNb_(2)O_(6)掺杂(x=0.5%时)的BNT-SBT-xZN陶瓷具有纯的钙钛矿结构,且微观结构致密,无第二相,在室温时为典型的弛豫铁电体(弥散指数γ>1.7),极化前后样品的铁电-弛豫转变温度(TR-E)均低于室温,而与三方相R3c和四方相P4bm的纳米极性微区(PNRs)热弛豫有关的介电反常出现在TR-E<100℃;当ZnNb_(2)O_(6)含量增多时,遍历弛豫态逐渐起主导作用,最大极化强度(Pmax)和剩余极化强度(Pr)均出现减小趋势。

综合来看,x=0.5%的BNT-SBT-xZN陶瓷具有高的Pmax、低的Pr、大的ΔP,并具备良好的储能特性及频率和温度稳定性,在室温电场强度为110 kV/cm时,Pmax=44.7μC/cm^(2),Pr=12.4μC/cm^(2),ΔP=32.3μC/cm^(2),储能密度W1=1.066 J/cm^(3),储能效率η=48.68%。

此外,x=0.5%的BNT-SBT-xZN陶瓷在100 kV/cm的电场强度下充放电性能良好,放电能量密度Wd=0.60 J/cm^(3),最大放电电流Imax=45.33 A,电流密度CD=1443 A/cm^(2),功率密度PD=72.2 MW/cm^(3)。

【总页数】9页(P154-162)【作者】肖齐龙;王世宇;蒋芮;梅雄峰;吴昊;石亚军;孙帅;吴文娟【作者单位】成都信息工程大学光电工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM282;TQ174.1【相关文献】1.BNT基无铅压电陶瓷掺杂改性的研究现状及发展趋势2.BNT-BT和BNT-BKT基无铅压电陶瓷研究进展3.BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二4.Sb5+取代BNT基弛豫铁电体的性能研究5.SrMAlO_(4)(M=La、Y)掺杂BNT基无铅压电陶瓷的结构与电致应变性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

BMN掺杂NBT压电陶瓷的介电特性研究

周昌荣 ,刘心宇 ,陈国华 ,许积文 ,江民红
(桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室 ,广西桂林 541004) 摘要 :采用传统陶瓷制备方法 ,制备了一种新无铅压电陶瓷材料 (1 - x) Na1/ 2Bi1/ 2 TiO32xBi ( Mg2/ 3 Nb1/ 3 ) O3 。研究了 Bi ( Mg2/ 3 Nb1/ 3 ) O3 掺杂对 (Na1/ 2Bi1/ 2 ) TiO3 陶瓷晶体结构、弥散相变与介电弛豫行为的影响。X2射线衍射 ( XRD) 分析表明 ,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体。材料的介电常数2温度曲线显示陶瓷具有 2 个介电反常峰 Tf 和 Tm ,低掺杂的样品低频介电常数在居里温度以上异常增加。该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为。根据宏畴2微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理。
ples exhibit relaxor characteristics different f ro m classic relaxor ferroelect rics. The mechanism of relaxo r behavior
was also discussed according to t he macro2domain to micro2domain t ransition t heory.
样品 NB T2BMN0. 7 和 NB T2BMN0. 9 在 Tf 附近εr 表现出较强的频率依赖特性 , T ≠Tf 时 ,频率依赖特性不明显。关于弛豫铁电体的来源有很多理论解释 ,如成分起伏理论[7 ] 、玻璃态极化理论[8 ] 、无规场理论[9 ] 及宏畴2微畴转化模型[10 ] 等。根据姚熹[11 ] 等人提出的宏畴2微畴转化理论 ,当 Bi ( Mg 2/ 3 Nb1/ 3 ) O3 含量较低时 , 样品在低温时宏畴稳定存在 ε, r 不存在频率依赖性 ,随温度的升高 ,在 Tf 附近宏畴慢慢转化为微畴 ,出现明显的弛豫特征。温度进一步提高 ,微畴转化为极性微区 ,并进一步转化为反铁电宏畴 ,频率依赖性又消失 (见图中 tan δ2T 曲线) 。BN T 基铁电陶瓷的 tan δ主要来源于畴壁振

铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15的制备与性能的研究的开题报告

铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15的制备与性能的研究的开题报告一、研究背景随着现代电子技术的快速发展，压电材料的需求越来越大。

铋层状无铅压电陶瓷是一种新型的压电材料，具有优异的压电性能和良好的稳定性，在传感、谐振器等领域有着广阔的应用前景。

BaBi4Ti4O15是一种铋层状无铅压电陶瓷材料，具有高压电系数、高介电常数、良好的机械强度和化学稳定性等特点。

因此，BaBi4Ti4O15作为一种新型压电材料，引起了广泛的研究兴趣。

二、研究目的本研究旨在制备铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15，并探究其制备工艺和性能表现，为该材料的实际应用提供理论基础和参考依据。

三、研究内容1. 确定BaBi4Ti4O15的制备工艺通过文献调研和前期实验，确定BaBi4Ti4O15的制备工艺，并考虑不同因素对制备工艺的影响，如反应温度、反应时长、原料质量比等。

2. 分析铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15的物理和化学性能利用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等测试手段对所制备的BaBi4Ti4O15进行物理和化学性能分析，比较不同制备方法下材料的性能表现。

3. 研究铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15在压电性能方面的表现通过压电性能测试，比较不同制备工艺下所制备的BaBi4Ti4O15的压电系数、介电常数等性能表现。

四、研究意义1. 深入了解铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15的制备工艺和性能特点，为其实际应用提供理论基础和指导意义。

2. 掌握制备BaBi4Ti4O15的技术手段，丰富材料制备技术。

3. 开发出具有优异压电性能的BaBi4Ti4O15材料，为压电技术的发展做出贡献。

五、研究方法本研究采用实验室制备、物性测试、表面与结构分析等方法，结合文献调研，对铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15的制备与性能进行研究。

六、预期成果本研究将制备出具有优异压电性能的铋层状无铅压电陶瓷BaBi4Ti4O15，并对其制备工艺和性质进行了全面的研究。