Na0.5K0.5NbO3织构化陶瓷制备与表征

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(Na,K)NbO3基无铅压电材料讲解

(Na, K)NbO3基无铅压电陶瓷的研究进展摘要本文主要综述近几年来国内外有关 (Na， K)NbO3 基无铅压电陶瓷系统的加压固相烧结技术、液互助烧致密化技术、混杂改性、相构造调控以及有关机理研究方面的研究进展和动向，并展望该陶瓷系统在医疗超声换能器技术方面的应用远景。

要点词：无铅压电陶瓷；铌酸钠钾；钙钛矿；铁电体；容差因子；综合评论Abstract: This paper mainly reviews recent advances in development of (Na,K)NbO3-based lead-freepiezoceramic system, including ， the pressurized solid-state sintering process, liquid-phase-assisted sintering process, chemical composition modification, phase structure controlling, and related mechanism studies. In addition, the application perspectives on (Na,K)NbO 3-based lead-free piezoceramics for medical ultrasonic transducers are also introduced.Key words: lead-free piezoelectric ceramics; potassium and sodium niobate; perovskite; ferroelectrics; tolerance factor; review压电陶瓷作为一类重要的功能陶瓷，在电子信息、超声换能、传感器、无损检测等技术领域已获取宽泛应用。

[1] 压电资料及器件拥有直接实现电能与机械能直接变换的功能，其工作原理源自力–电耦合的压电效应，波及资料、物理、力学等多学科交错。

(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBiNiO3无铅压电陶瓷的制备与性能

（一）０－Ｏ３ｘｉＯ３铅压电陶瓷的１Ｎａ．５５ＫｏＮｂ－ＢＮｉ无制备与性能
刘超英，心宇。刘，江民红
（．桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室，西桂林５１０；．中南大学材料科学与工程学院，南长沙４０８）１广４０４２湖１０３
ｏｔｚｄａｏｎｐｉｅｒｕｄＴ一００８ｗｉｈｉｚｅｅｔｉｃｎｔｎ３ａｄｔｅｅｅｔｏｃａｉａｃｕｌｇｆｃｏ。ｏｈｍｉ．０ｔｔｅｐｅｏｌｃｒｏｓａｔｄ３ｎｈｌｃｒｍｅｈｎｃｌｏｐｉａｔｒｋｆｔｅｈｃｎ
ｔｔａｏａｗｓｌｃｔｄａｎｔｅｒｎｅｏ．０ｅｒｇｎｌ＂ａｏａｅｔｉｈａｇｆ００６≤ ≤ ００８Ｃｎｅｕｎｌｈｉｉｚｅｅｔｉｐｒｍｅｅｓｗｅｅ．０．ｏｓｑｅｔｙ，ｔｅｍａｎｐｅｏｌｃｒｃａａｔｒｒ
第３卷第５２期
２１＊１月０ｏ
Ｖｏ１３．２Ｎｏ．５
０ｃ．２０ｔＯ１
ＰＥＯＥＬＥＩＺＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＣＳＴＩ＂
文章编号：０４２７（０００８３０１０ — ４４２１）５０６４
一００８左右获得优化，压电常数ｄ。机电耦合系数。达到极大值（别为１５ｐ／和４）机械品质．０其。和均分３ＣＮ４，

(K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷的制备及性能研究

并开展了大量的研究 …。但是，ａ和Ｋ在高温Ｎ
料烘干后８ＯＩ预烧３ｈ将预烧粉体磨细后，入Ｏｃ＝，加
５的ＰＡ（％Ｖ聚乙烯醇）粒，３０ＭＰ干压成造于０ａ下
下易挥发，陶瓷烧结困难，其采用传统陶瓷工艺难以获得致密性良好的陶瓷体，陶瓷性能变差。根据使文献报道，用常规烧结方式制得的陶瓷其压电常采数ｄ ∞仅为７ＣＮ，机电耦合系数Ｋ０ｐ／其仅为
（ｏａ．ＮＯＫ．Ｎｏ５５）ｂ３无铅压电陶瓷的制备及性能研究
王林芳，常云飞，杨祖培
（陕西师范大学化学与材料科学学院，陕西西安７０６）１０２
摘要：目的
制备（Ｎ。ＮＯ（ＮＫａ）ｂ，ＫＮ）无铅压电陶瓷并研究其结构和性能。方法
方法制得的陶瓷的电性能，且优于用等静压方式并制得的陶瓷的电性能，可以和热煅的电性能相比且
拟。
１实验部分
以工业纯的ＫＣ，Ｎ２Ｏ和Ｎ２为原料，２Ｏ，ａＣ，ｂＯ按化学计量比混合各组分。在称量前事先将各原料
ｌ。．／ｍ，８８ｐｃ其矫顽场ＥＣ为９６Ｖｃ所得的陶瓷的密度和电性能要远优于用同样制备方法．５ｋ／ｍ；和烧结方式所得的陶瓷的性能，并且也优于用等静压工艺所得的陶瓷的性能。结论高频压电器件较理想的备选材料之一。关键词：无铅压电陶瓷；ＫＮ）ｂ，压电性能；电性能；电性能（ｎａＮＯ；介铁文献标识码：Ａ文章编号：００２４２０）４０９一１０．７Ｘ（０７ｏ — ｌ０５４中图分类号：Ｍ２２Ｔ８ＫＮ陶瓷是Ｎ

多孔陶瓷材料的制备与表征研究

多孔陶瓷材料的制备与表征研究一、引子：多孔陶瓷材料是具有许多孔隙结构的特殊材料，广泛应用于过滤、吸附、催化等领域。

本文旨在探讨多孔陶瓷材料的制备方法和表征技术。

二、制备方法：1. 泡沫陶瓷材料泡沫陶瓷材料是一种具有高度结构有序和孔隙连通的多孔材料，制备方法多样。

一种常见的方法是以聚合物泡沫为模板，采用浇注、喷涂等方法制备泡沫预体，然后经过热解和烧结得到陶瓷材料。

2. 模板法模板法是一种常见的多孔陶瓷制备方法，通过采用不同孔隙大小的模板，可以制备出不同孔径的陶瓷材料。

常用的模板包括聚苯乙烯微球、树脂珠等，将模板与陶瓷原料混合，烧结后，通过溶解或者燃烧去除模板，从而得到多孔陶瓷材料。

3. 发泡法发泡法是一种常用的制备多孔陶瓷材料的方法，通过在陶瓷浆料中加入气泡剂，使其在烧结过程中发生气泡膨胀，形成孔隙结构。

发泡法制备的多孔陶瓷材料孔隙布局均匀，孔径可调。

4. 真空浸渍法真空浸渍法是一种制备高度有序多孔陶瓷材料的方法。

首先制备出二氧化硅或其他陶瓷材料的溶胶，然后将其浸渍到特殊的介孔硅胶膜上，经过多次浸渍和热解处理，最终得到孔径可调的多孔陶瓷材料。

三、表征技术：1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM可以观察到材料的表面形貌和孔隙结构。

通过SEM图像可以评估多孔陶瓷材料的孔径分布、孔隙连通性等，并可以对制备方法进行优化改进。

2. 氮气吸附-脱附法（BET）BET技术可以用来测定纳米孔隙的孔径和比表面积。

通过测定材料在吸附和脱附过程中氮气的吸附量，可以计算出材料的比表面积和孔隙体积。

3. 压汞法压汞法是一种测量材料孔隙结构及孔隙分布的方法。

利用孔隙的连通性，通过施加不同的压力，测定压汞的饱和和释放曲线，从而得到材料的孔隙直径和孔隙分布。

4. X射线衍射法（XRD）XRD可以通过分析材料的衍射谱来确定多孔陶瓷材料的结晶相、晶粒尺寸等信息。

结合其他表征技术，可以评估材料的热稳定性和晶格缺陷等特性。

结语：多孔陶瓷材料的制备和表征是一个复杂而重要的领域。

织构陶瓷制备方法

织构陶瓷制备方法
织构陶瓷的制备方法有多种，以下提供两种制备方法：
方法一：
1. 将层状陶瓷粉体与溶剂按照一定的质量体积比混合，在高速剪切下制备成超细粉体分散液。

2. 将超细粉体分散液进行干燥，得到纳微米粉体。

3. 将干燥的粉体倒入模具中，在一定的温度下进行热处理，保温后进行脱模，即可得到层状高度织构陶瓷。

方法二：
1. 采用固相法合成陶瓷基体粉末。

2. 采用两步熔盐法合成片状模板晶粒。

3. 将基体粉末和模板晶粒混合。

4. 对混合粉体进行造粒，将造粒后的颗粒装入模具中并压制成为陶瓷生坯。

5. 对陶瓷生坯进行排胶和烧结，得到织构陶瓷。

以上是织构陶瓷的两种制备方法，仅供参考，具体可咨询相关领域的专业人员，获得更加专业的建议。

Bi0.5Na0.5TiO3基储能陶瓷材料的制备与性能研究

Bi0.5Na0.5TiO3基储能陶瓷材料的制备与性能研究Bi0.5Na0.5TiO3基储能陶瓷材料的制备与性能研究摘要：随着能源需求的增长和可再生能源的快速发展，储能技术变得越来越重要。

储能陶瓷材料是一种潜力巨大的储能材料，具有高能量密度和长寿命的优势。

本文以Bi0.5Na0.5TiO3为基础材料，研究了其制备过程和性能表现。

研究结果表明，Bi0.5Na0.5TiO3基陶瓷材料具有优异的储能性能和较高的稳定性，有望在储能领域发挥重要作用。

关键词：储能陶瓷材料；Bi0.5Na0.5TiO3；制备；性能引言：能源问题是当今社会所面临的一大挑战。

随着全球人口的不断增长和工业化进程的加速，能源需求呈现出快速增长的趋势。

传统化石能源的使用不仅导致了环境污染和资源浪费的问题，同时也面临着日益紧张和价格不断上涨的局面。

因此，寻找高效、环保的能源储存技术成为了当今的研究热点。

储能陶瓷材料作为一种新兴的储能材料，备受关注。

相比于传统的电池技术，储能陶瓷材料具有高能量密度、长寿命、低损耗和快速充放电等优势，在能源储存领域有着广阔的应用前景。

Bi0.5Na0.5TiO3是一种重要的储能陶瓷材料，在铁电陶瓷材料中具有较高的应变性能和较低的电滞回线，因此被广泛应用于储能器件、传感器和超级电容器等领域。

实验方法：本文采用固相反应法制备Bi0.5Na0.5TiO3基储能陶瓷材料。

首先，将所需的原料Bi2O3、Na2CO3和TiO2按照特定的摩尔比例混合均匀。

然后，在高温下进行固相反应，将混合粉末放入炉中，在氮气气氛中升温到1200℃，并在此温度保持4小时。

最后，冷却样品至室温，并进行粉末样品的收集和后续处理。

结果与讨论：通过X射线衍射仪（XRD）对样品的晶体结构进行分析，确认了所制备样品为单一的Bi0.5Na0.5TiO3相。

扫描电子显微镜（SEM）观察样品的形貌，显示出颗粒呈现出均匀的尺寸和形状，具有良好的致密性。

通过差示扫描量热仪（DSC）来研究样品的热性能，在样品中观察到较小的热滞回现象，表明Bi0.5Na0.5TiO3材料具有良好的热稳定性。

高压下ＫＮＮ压电性能的第一性原理计算

第４３卷第５期２０２３年９月
西安科技大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４３Ｎｏ５Ｓｅｐｔ．２０２３
张涛，陆荣浩，杨龙海，等．高压下ＫＮＮ压电性能的第一性原理计算［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２３，４３（５）：１０００－１００７．ＺＨＡＮＧＴａｏ，ＬＵＲｏｎｇｈａｏ，ＹＡＮＧＬｏｎｇｈａｉ，ｅｔａｌ．ＦｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＫＮＮｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４３（５）：１０００－１００７．
高压下ＫＮＮ压电性能的第一性原理计算
张涛１，陆荣浩２，杨龙海３，李敏２，周丽君２，席悦２
（１．西安科技大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００５４；２．西安科技大学理学院，陕西西安７１００５４；３．西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安７１００５４）
摘要：针对面向声学煤矿传感技术的高性能无铅压电材料铌酸钾钠（ＫＮＮ），外加力场是调控其电学性能的重要手段之一。为研究高压条件下ＫＮＮ的压电性能变化规律，采用基于密度泛函的第一性原理计算方法研究了不同压力下ＫＮＮ的晶格常数、相结构能量、电子结构、介电性能和压电性能，系统研究不同压力下ＫＮＮ压电性能的变化机理，确定其最佳的压力工作点。结果表明：随着外加压力从０增加至２１ＧＰａ，ＫＮＮ晶胞内晶格常数减小（原子间距离减小），电子结构中的能带带隙先减小后增大，电子结构电子云重叠程度增大和原子间静电作用增强。在外加压力１５～１８ＧＰａ范围内，ＫＮＮ从三方相Ｒ相转变为正交相Ｏ相，此时Ｒ相和Ｏ相自由能差值低，自由能分布更平坦，晶格在外场下更容易发生形变，ＮｂＯ６－八面体也更容易发生畸变从而增强ＫＮＮ压电性能。在外加压力为１５ＧＰａ下的ＫＮＮ具有优良的介电性能和最大的压电性能ｅ３３＝７．２Ｃ／ｍ２，有利于提升声学煤矿感知技术从而充分保障煤矿井下工作面安全高效生产。关键词：压力场；共存相；第一性原理计算；压电性能中图分类号：ＴＢ３４文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－９３１５（２０２３）０５－１０００－０８ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０２３．０５１７开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：

拓扑学原理在化学化工中的应用

文章编号：1002-1124（2010）07-0038-05Sum 178No.7化学工程师ChemicalEngineer2010年第7期拓扑学是研究图形经过拓扑变换后的不变性质的学科[1]。

近年来已成为研究连续现象的数学分支，许多自然科学中复杂几何特征经拓扑学抽象和概括后，变得十分简洁而清晰。

化学拓扑学就是运用拓扑学原理来寻求分子结构的拓扑不变量，用数字进行表征，建立结构与性能之间的数量关系并用以预测分子的性质，指导新物质的合成。

1拓扑指数结构决定性质是化学学科中一条普遍适用的规则。

物质的物理化学性质依赖于分子结构，即性质是结构的函数。

用拓扑方法研究结构与性质的关系，首先要建立分子图。

通常以每个顶点代表分子中的一个原子，每条边代表原子之间形成的化学键，这样可以将分子结构抽象为一个图G （V ，E ）。

其中V ={V 1，…V n }为顶点集，E =e 1，…，e m !"为边集，e =V i ，V j #$是2个顶点V i 和V j 之间的连线，这样构成的图称为分子图。

然后用数学方法找出分子图中的各种拓扑不变量即拓扑指数[2]。

最后将拓扑指数与该分子的各种理化性质相关联，建立模型，从而达到预测物质性质的目的。

由于拓扑指数直接产生于化合物的分子结构，不受经验和实验的限制，对所有的化合物均可以获得拓扑指数，而且能够有效地反映分子中键的性质，原子间的结合顺序，分子的支化度及分子的形状等结构信息，在定量构效关系研究中获得广泛应用。

1.1预测相关分子系统的物理化学性质解释和预测是一个理论最重要的功能。

拓扑指数是分子图的数值化，它与分子体系的物理化学性质建立起一种统计的对应关系，通过回归处理来确定二者之间的定量关系，其相关程度可以用标准方差、相关系数、显著性检验等统计学方法来衡量。

目前，除了考虑抽象的分子图的拓扑不变量外，还更加重视分子本身的量子化学特征，使拓扑指数的结构信息更充分，具有更强的预测功能。

(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的研究现状与进展

ＪＡＮＧａｇ，ＬＩＹｕｍｉｇＩＬｉｎｅｎ，ＺＨＡＮＧｌ，ＬＩＨＬａＡｏｎｕ，ＷＡＮＧｈｍｅ，ＨＯＮＧｎＲｕｈａＺｕｉＹａ
（ｈｏｆａｅｉｌｃｅｃｎｇｎｅｉｇ，Ｊｎｄｚｅｒｍｉｎｔｔｔ，Ｊｎｄｚｅ３４３ｃｓｏｌｏｔｒａｓＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｎＭｉｇｅｈｎＣｅａｃＩｓｉｕｅｉｇｅｈｎ３３０）
０引言
压电材料是一类重要的高技术新材料，泛应用于机广
受关注。ＳｉａｏＹ等制备的织构化（Ｎ）ｂ。简称ｔＫａＮＯ（ＮＫＮ）系无铅压电陶瓷的压电性能几乎与ＰＴ相媲美，体Ｚ使
ｔｉａｄｄｅｅｔｉｒｐｒｉｓｎｔｅｅｄｈｕｕｅｐｏｐｃｆ（，）（３ｂｓｄｌａ —ｒｅｐｅｏｌｃｒｃｃｒｍｉｓｉｒｃｎｉｌｃｒｃｐｏｅｔ．Ｉｈｎ，ｔｅｆｔｒｒｓｅｔｅｏＫＮａＮｂ）ａｅｅｄｆｅｉｚｅｅｔｉｅａｃｎｄｐｎｎｄｆａｉｎａｄｇａｎｏｉｎａｉｎｔｃｎｑｅｓｐｅｉｔｄｏｉｇａｄｍｏｉｉｔｎｒｉｒｅｔｔｅｈｉｕｓｉｒｄｃｅ．ｃｏｏＫｅｒｓｙｗｏｄ（，）Ｏａｏｉｇｍｏｉｉａｉｎ，ｌａｆｅｉｚｅｅｔｉｅａｉｓｒｉｒｅｔｔｏｅｈｉｕＫＮａＮｂ，ｄｐｎｄｆｔｃｏｅ＆ｒｅｐｅｏｌｃｒｃｃｒｍｃ，ｇａｎｏｉｎａｉｎｔｃｎｑｅ

K0.5Na0.5(TaxNb1—x)O3纳米粉体的合成及其光吸收特性研究

２１）３３３０１０ —２７（０１Ｏ —０９ — ４
Ｋｏｏ（ａＮｂ— ）纳米粉体的合成及其．５．ＴｌＯ３Ｎａ５
光吸收特性研究
刘莎莉，胡永明，王钊，钱哲理，雷莹，顾豪爽
一
．
目前，对于ＫＮＮ的研究主要集中于ＫＮＮ压电陶瓷，如采用热压法制备的ＫＮａ．Ｏ。瓷，。ｏＮｂ陶可
以获得优良的压电性质（。６ＣＮ、３Ｃｃ、ｃ４０℃ 、ｐ４）ｌ；掺杂ＫＮＮ多。一１０ｐ／Ｐ ≈ ３ｕ／ｍ。Ｔ ≈ ２ｋ≈ ５＿Ｉｉ晶陶瓷，。到２０３ＣＮ，。到４２５０℃Ｅ；ｉＴａ改性的ＫＮＮ多晶陶瓷，３为２８ｄ。达０～２５ｐ／Ｔ达５～１３Ｉ和］ｄ３０ｐ／Ｔ达到３０℃ ［；ｉＳＣＮ，２＿Ｉ和ｂ改性的ＫＮＮ多晶陶瓷，其ｄ。２０ｐ／Ｔ３０℃ ｌ；ｉＴ４。６ＣＮ，为９＞５Ｌ，ａ及Ｓｂ同时取代的ＫＮＮ＜０１织构陶瓷，ｄ。４６ｐ／Ｔ为２３℃Ｅ．而，和Ｎａ元素在高温０＞其。为１ＣＮ，５６然］Ｋ下易挥发，因此很难制得致密的（Ｎａ）ＯＫＮｂ。陶瓷，提高其烧结性能的一种可行的方法就是制备精细的（Ｎａ）Ｏ。体．外，ＫｘＮｂ粉此纳米粉体由于其极低的颗粒尺寸，生许多独特的光、、和力学等产电磁物理化学性质，在催化、滤光、吸收、光医药、磁介质及新材料等方面具有广阔的应用前景．合成ＫＮＮ的方法主要有化学共沉积、溶胶凝胶法、融盐法以及水热法Ｅｉ等．中，热法具有熔７ｏ其］水

表面活性剂辅助溶剂热制备k0.5na0.5nbo3基陶瓷粉体

文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１９)１１Ｇ１１２１５Ｇ０６表面活性剂辅助溶剂热制备K０．５N a０．５N b O３基陶瓷粉体∗周㊀媛,李㊀辉,蔡艳芝,吴华霞(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安７１００５５)摘㊀要:㊀采用表面活性剂辅助溶剂热合成K０．５N a０．５N b O３基陶瓷粉体,系统研究了助表面活性剂㊁表面活性剂以及助表面活性剂辅助表面活性剂对合成粉体结构和形貌的影响.结果表明,添加不同含量异丙醇(I P A)可得到不同结构和形貌的K０．５N a０．５N b O３粉体;表面活性剂使得粉体形貌规则,异丙醇含量一定,随着表面活性剂(S B D S㊁P E G４００)浓度的增加,粉体颗粒形貌变得规则且异丙醇具有细化粉体的作用,相比于S B D S㊁P E G４００使得粉体形貌更加规则;表面活性剂(P E G４００)浓度一定,需选择合适的异丙醇含量可获得粒径更小的规则形貌粉体,即P E G４００＝１g/L,V(I P A)/V(H２O)＝２/３和３/２可得到粒径约３００n m的正方体颗粒.关键词:㊀十二烷基苯磺酸钠;聚乙二醇４００;异丙醇;K０．５N a０．５N b O３中图分类号:㊀T B３４文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１９．１１．０３７０㊀引㊀言自２００４年,S a i t o等发现了性能可与P Z T相媲美的K０．５N a０．５N b O３(K N N)基无铅压电陶瓷,使得K０．５N a０．５N b O３材料受到极大的关注,被认为是最有希望取代铅基压电陶瓷的候选材料之一[１Ｇ３].压电块体材料的性能很大程度上取决于粉末的粒度和形貌特征[４]:Y o s u k eS h i r a t o r等研究了晶粒尺寸与其结构之间的关系,结果表明颗粒尺寸＞２００n m为单斜结构,＜２００n m为四方相结构[５];明保全等研究表明K N N 体系的晶体结构和晶粒形貌对优异介电性能的获得具有重要的影响作用[６];甄玉花等研究表明K N N体系的电学性能与其晶体结构㊁晶粒尺寸及形貌存在着内在的联系[４].在K０．５N a０．５N b O３众多的合成工艺中,水热法具有高纯㊁超细㊁少团聚㊁晶粒发育完整以及晶粒尺寸可控㊁有利于合成性能优异的陶瓷等优点[７],并且衍生出高温水热法[８]㊁微波水热法[９]㊁溶剂热法[１０Ｇ１１]等.本文在前期乙丙醇辅助水热合成K０．５N a０．５N b O３基陶瓷粉体的基础上,通过改变助表面活性剂异丙醇的含量合成不同结构和形貌的K N N粉体,并首次采用表面活性剂辅助异丙醇对粉体的结构和形貌进行调控,系统研究异丙醇添加量㊁表面活性剂种类及添加量对粉体结构和形貌的影响规律,以揭示表面活性剂与助表面活性剂在改变K０．５N a０．５N b O３粉体结构和形貌之间的作用关系,为制备性能优异的压电陶瓷材料提供参考依据.１㊀实㊀验１．１㊀样品制备采用分析纯K O H㊁N a O H㊁N b２O５㊁T a２O５㊁异丙醇(I P A)㊁十二烷基苯磺酸钠(S D B S)㊁聚乙二醇４００(P E G４００)为原料,配制浓度为６m o l/L,K/N a为５ʒ１的K O H和N a OH混合溶液,将计量好的N b２O５㊁T a２O５粉末㊁不同比例的添加剂(S D B S㊁P E G４００)和异丙醇与配置好的碱液混合于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,保持５０％的填充度,超声震荡３０m i n后将反应釜密封并放入烘箱中,加热到２３０ħ,保温８h.待反应结束后,产物经去离子水反复冲洗,在１５０ħ烘干后得到K０．５N０．５N b０．７T a０．３O３粉体.１．２㊀样品的性能及表征利用日本理学D/MA X２２００型X衍射仪(X R D)分析产物结构,采用美国F E IQ u a n t a２００型扫描电子显微镜观察样品形貌.２㊀结果与讨论２．１㊀助表面活性剂添加量对粉末结构和形貌的影响图１是不同V(I P A)/V(H２O)水热合成K０．５N０．５ＧN b O３粉体的X射线衍射图谱.从图１可以看出均得到了纯相的K０．５N０．５N b O３粉体;在异丙醇Ｇ水溶液制备K０．５N０．５N b O３粉体时不但降低了反应温度,缩短了反应时间[１１],而且碱含量可减少到１/４,大大减少了K O H㊁N a OH对聚四氟乙烯反应釜的腐蚀,因此是一种很经济的合成K０．５N０．５N b O３粉体的方法.根据明保全等对K０．５N０．５N b O３X射线衍射与相变的研究分析５１２１１周㊀媛等:表面活性剂辅助溶剂热制备K０．５N a０．５N b O３基陶瓷粉体∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１６７２２０７,５１９７２２６１);陕西省大学省创新创业训练资助项目(S２０１９１０７０３０９６);钢铁工业环境保护国家重点实验室开放基金课题资助项目(Y Z C２０１７K y０２)收到初稿日期:２０１９Ｇ０４Ｇ２３收到修改稿日期:２０１９Ｇ０５Ｇ２６通讯作者:周㊀媛,EＧm a i l:z h o u y u a n２３２４０＠１６３．c o m 作者简介:周㊀媛㊀(１９７８－),女,西安人,工程师,主要从从事功能陶瓷研究.结论:在２２ʎ(４５ʎ)附近,衍射峰前高后低的为斜方相,反之为四方相[６].可以判断V (I P A )/V (H ２O )＝１/４时为斜方向,V (I P A )/V (H ２O )＝２/３,３/２时为单斜和四方相共存,V (I P A )/V (H ２O )＝４/１时为四方相.异丙醇对粉体结构改变的原因是异丙醇是一种水溶性醇,减小了反应中水的极性,影响水热产物的相结构.图１㊀不同V (I P A )/V (H ２O )合成粉体的X 射线图谱F i g １X Ｇr a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s o fK ０．５N ０．５N b O ３po w d e r s s y n t h e s i z e d f r o mv i r o u s V (I P A )/V (H ２O )㊀㊀图２是不同异丙醇含量对粉体形貌的影响.从图２可以看出,当V (I P A )/V (H ２O )为１ʒ４时粉体为球形形貌,V (I P A )ʒV (H ２O )为２ʒ３和３ʒ２时粉体逐渐转变为八面体形态的连生体,这种形貌与S b 掺杂K ０．５N ０．５N b O ３粉体的形貌一致,表明随着异丙醇量的增加有助于取向连生的形成,异丙醇量增加晶粒的四方畸变c /a 加大,四方相的自发极化强度增加,小晶粒更容易互相延轴连接成取向连生,且晶粒之间结合的强度增加,当V (I P A )ʒV (H ２O )为４ʒ１时转变为规则的堆积态正方体形貌[１２].图２㊀不同V (I P A )/V (H ２O )合成粉体的S E M 图谱F i g ２T h eS E Mi m a g e s o fK ０．５N ０．５N b O ３p o w d e r s s y n t h e s i z e d f r o mv i r o u s V (I P A )/V (H ２O )２．２㊀表面活性剂添加量对粉体结构和形貌的影响２．２．１㊀十二烷基苯磺酸钠图３为异丙醇体积５m L ,添加剂S B D S 浓度为１,５,１０g /L ,２３０ħ,８h 合成粉体的X R D 图谱.从图３可以看出,当S B D S 浓度为１g /L 时为斜方向结构,浓度为５,１０g /L 时为四方相结构.图４是V (I P A )/V (H ２O )＝１/４,不同S B D S 浓度合成粉体的S E M 图谱.由图４可以看出,添加S B D S 浓度后,粉体形貌由原来的球形变成四方体形貌,并且随着S B D S 浓度的增加四方体的棱角变得尖锐,形貌更加规则.这是因为随着S B D S 浓度的增加,其头部基团接触的水分子数目会降低,产生头部的水和作用程度降低,导致有效头部基团面积的减少,使得临界堆积参数增大,而较大的临界堆积参数有利于平面结构的形成,因此粉体的形貌逐渐由团聚的球形形貌最终转变为平面的四方体形貌[１３].结合X R D 结果可以看出,球状和片状形貌的结构为斜方相,四方体形貌的结构为四方相,并且(００１)面与(１００)面㊁(００２)面与(２００)面的高度差别越大,形貌更加规则.６１２１１２０１９年第１１期(５０)卷图３㊀V(I P A)/V(H２O)＝１/４,不同浓度S B D S合成粉体的X射线图谱F i g３XＧr a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s o fK０．５N０．５N b O３p o w d e r s s y n t h e s i z e d f r o m V(I P A)/V(H２O)＝１/４w i t hv i r o u sc o n c e n t r a t i o n s o f S B D S图４㊀V(I P A)/V(H２O)＝１/４,不同浓度S B D S合成粉体S E M图谱F i g４T h e S E Mo fK０．５N０．５N b O３p o w d e r s s y n t h e s i z e d f r o m V(I P A)/V(H２O)＝１/４w i t h v i r o u s c o n c e n t r a t i o n s o fS B D S２．２．２㊀聚乙二醇图５为V(I P A)/V(H２O)＝１/４,添加剂P E G４００浓度为１,５,１０g/L,２３０ħ㊁８h合成粉体的X R D图谱,可以看出物相结构差别不大,均为四方相结构.图５㊀V(I P A)/V(H２O)＝１/４,不同P E G４００合成粉体X射线图谱F i g５XＧr a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s o fK０．５N０．５N b O３p o w d e r s s y n t h e s i z e d f r o m V(I P A)/V(H２O)＝１/４w i t hv i r o u sc o n c e n t r a t i o n s o f P E G４００㊀㊀图６是V(I P A)/V(H２O)＝１/４,添加不同浓度P E G４００合成粉体的S E M图谱.由图６可以看出,添加P E G４００后,粉体由原来的球状,变为片状,并转变为规则的四方体形貌.对比S B D S的结果可以发现, P E G４００在改善粉体形貌时效果更明显.这是因为非离子型表面活性剂的临界胶束浓度比离子型表面活性７１２１１周㊀媛等:表面活性剂辅助溶剂热制备K０．５N a０．５N b O３基陶瓷粉体剂的临界胶束浓度低,因此其胶团数量较大,胶束也形成的更快㊁更早,增溶作用较强,也不易受K O H ㊁N a OH 的影响,与异丙醇相容性好,在水中的溶解性好,故在粉体表面上不发生强烈吸附,使得产物的形貌更加规则[１４].图６㊀V (I P A )/V (H ２O )＝１/４,不同P E G ４００合成粉体的S E M 图谱F i g ６T h e S E Mo fK ０．５N ０．５N b O ３p o w d e r s s y n t h e s i z e d f r o m V (I P A )/V (H ２O )＝１/４w i t hv i r o u s c o n c e n t r a t i o n s o f P E G ４００㊀㊀从以上的结果可以看出规则粉体颗粒的平均粒径为纳米级.对比甄玉花等在水热反应中添加不同浓度P E G ４００得到的１~２μm 四方相粉体颗粒,可以得出结论:异丙醇辅助表面活性剂在改变粉体结构和形貌的同时可细化粉体颗粒.原因是:一方面,醇的介电常数比通常作为溶剂的水低,可以降低生成物在醇Ｇ水溶液中的溶解能力和溶解度,使之易达到过饱和而成核,从而生成细小颗粒[１５Ｇ１６];另一方面,异丙醇能够改变S B D S ㊁P E G ４００的表面活性及亲水㊁亲油性,参与形成胶束,降低了临界胶束浓度,使得胶束聚集数增加,增溶作用增强,溶解度加大,体系的反应速度加快,合成了细小的粉体颗粒[１５Ｇ１７].２．３㊀异丙醇添加量对异丙醇辅助表面活性剂合成粉体结构和形貌的影响为了研究水Ｇ表面活性剂体系中,助表面活性剂异丙醇含量对粉体结构及形貌的影响,以P E G ４００浓度为l g/L 为例,V (I P A )/V (H ２O )为１/４,２/３,３/２,４/１异丙醇对合成粉体的结构和形貌进行分析.从图７可以看出,当V (I P A )/V (H ２O )为１/４,３/２,２/３时粉体为四方相结构,V (I P A )/V (H ２O )为４/１时转变为单斜相结构.与前面添加助表面活性剂异丙醇合成粉体的结果一致,在添加表面活性剂时助表面活性剂异丙醇浓度的变化同样会引起粉体结构的变化.图７㊀１g /L 聚乙二醇,不同V (I P A )/V (H ２O )合成K N N 粉体的X 射线图谱F i g ７X Ｇr a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s o fK ０．５N ０．５N b O ３po w d e r s s y n t h e s i z e d f r o m１g /LP E G ４００w i t hv i r o u s V (I P A )/V (H ２O )㊀㊀图８是P E G ４００浓度为１g /L ,不同异丙醇含量合成粉体的S E M 图谱.从图８可以看出,随着异丙醇浓８１２１１２０１９年第１１期(５０)卷度的增加粉体形貌先变得规则,后又转变为不规则片状形貌,即V (I P A )/V (H ２O )１/４,２/３和２/３时为正方体形貌,且V (I P A )/V (H ２O )为２/３和２/３时颗粒粒径约为３００n m 左右,V (I P A )/V (H ２O )＞２/３时逐渐转变为不规则片状形貌.结果表明,在表面活性剂浓度一定的条件下,需选择合适的助表面活性剂添加量可得到规则形貌的细小粉体.图８㊀１g /L 聚乙二醇,不同V (I P A )/V (H ２O )合成K N N 粉体的S E M 图谱F i g ８S E Mi m a g e s o fK N N p o w d e r s s yn t h e s i z e d f r o m１g /LP E G ４００w i t hv i r o u s V (I P A )/V (H ２O )３㊀结㊀论(１)㊀助表面活性剂异丙醇可改变粉体的结构和形貌,在辅助表面活性剂合成粉体时可细化粉体;(２)㊀表面活性剂S B D S 和F E G ４００可使异丙醇合成粉体的形貌变得规则,相比于阴离子表面活性剂S B D S ,非离子表面活性剂P E G ４００使得粉体的形貌更加规则;(３)㊀粉体的结构和形貌之间有关联,单斜相结构的粉体为不规则形貌,四方相结构的粉体为规则四方体形貌,单斜和四方相共存的粉体为八面体连生体态形貌.参考文献:[１]㊀S a i t oY ,T a k a oH ,T a n i T ,e t a l ．L e a d Ｇf r e e p i e z o c e r a m i c s[J ]．N a t u r e ,２００４,４３２:８４Ｇ８７．[２]㊀L i u Y i x i o n g ．P r e p a r a t i o na n d m o d i f i c a t i o n o f K ０．５N a ０．５N b O ３Ｇb a s e d l e a df r e e p i e z o e l e c t r i cc e r a m i c s [D ]．B e j i n g :C h i n aU n i v e r s i t y o fG e o s c i e n c e s ,２０１１(i nC h i n e s e )．刘益雄．K ０．５N a ０．５N b O ３基无铅压电陶瓷的制备与改性研究[D ]．北京:中国地质大学,２０１１．[３]㊀L i J ,W a n g K ,Z h a n g L ．F e r r o e l e c t r i ca n d p i e z o e l e c t r i c p r o p e r t i e s o f f i n e Ｇg r a i n e dN a ０．５K ０．５N b O ３le a d Ｇf r e e p i e z o e Ｇl e c t r i c c e r a m i c s p r e p a r e db y s p a r k p l a s m as i n t e r i ng [J ]．J o u r n a l o f th e A m e ri c a nC e r a m i cS o c i e t y ,２００６,８９(２):７０６Ｇ７０９．[４]㊀Z h e nY u h u a ,L i uY a n ,J i aK a i l i ,e t a l ．P a r a m e t e r e f f e c t so nt h e s t r u c t u r eo f s o d i u m p o t a s s i u m n i o b a t e Ｇb a s e d l e a d Ｇf r e e p i e z o e l e c t r i cc e r a m i c ss y n t h e s i z e d b y h yd r o t he r m a l m e t h o d [J ]．J o u r n a lo ft h e C h i n e s e C e r a m i c S o c i e t y ,２０１４,４(４２):４３２Ｇ４３６(i nC h i n e s e )．甄玉花,刘㊀艳,贾凯丽,等．铌酸钾钠基无铅压电材料的水热法制备和结构调控[J ]．硅酸盐学报,２０１４,４(４２):４３２Ｇ４３６．[５]㊀Y o s u k e S ,A r n a u dM ,C h r i a t i a nP ．P a r t i c l e s i z e e f f e c t o n t h ec r y s t a l s t r u c t u r e s y m m e t r y o fK ０．５N a ０．５N b O ３[J ]．J o u r n a l o f t h eE u r o p eC e r a m i c S o c i e t y,２００５(２５):２０７５Ｇ２０７９．[６]㊀M i n g B a o q u a n ,W a n g J i n f e n g ,Z a n g G u o z h o n g,e t a l ．X Ｇr a y d i f f r a c t i o na n d p h a s e t r a n s i t i o na n a l ys i s f o r (K ,N a )N b O ３Ｇb a s e d l e a d Ｇf r e e p i e z o e l e c t r i cc e r a m i c s [J ]．A c t a ,P h y s i c aS i n i c a ,２００８,９(５７):５９６２Ｇ５９６７(i nC h i n e s e )．明保全,王矜奉,臧国忠,等．铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的X 射线衍射与相变分析[J ]．物理学报,２００８,９(５７):５９６２Ｇ５９６７．[７]㊀D a i F e i f e i ,Z h a n g F a n ,X i a oQ i a n ．H y d r o t h e r m a l s yn t h e Ｇs i s o f S ba n dT ad o pe d p o t a s s i u ms o d i u m n i o b a t e p i e z o e Ｇl e c t r i c c e r a m i c p o w d e r s [J ]．J o u r n a l of C e r a m i c s ,２０１５,３６(２):１４３Ｇ１４６(i nC h i n e s e )．代裴裴,张㊀帆,肖㊀倩．水热法制备S b 和T a 共掺杂的铌酸钾钠压电陶瓷粉体[J ]．陶瓷学报,２０１５,３６(２):１４３Ｇ１４６．[８]㊀B a i L ,Z h uK ,S uL ,e t a l ．S yn t h e s i so f (K ,N a )N b O ３p a r t i c l e sb y h i g ht e m p e r a t u r e m i x i n g m e t h o du n d e rh yＧd r o t h e r m a l c o n d i t i o n s [J ]．M a t e r i a l sL e t t e r ,２０１０,６４(１):９１２１１周㊀媛等:表面活性剂辅助溶剂热制备K ０．５N a ０．５N b O ３基陶瓷粉体７７Ｇ７９．[９]㊀M e i Z h a n g,M i n G u o,Y u a n Z h o u．L o wＧt e m p e r a t u r e p r e p a r a t i o n o f K x N a(１－x)N b O３l e a dＧf r e e p i e z o e l e c t r i c p o w d e r sb y m i c r o w a v eＧh y d r o t h e r m a l s y n t h e s i s[J]．I n t e rＧn a t i o n a l J o u r n a l o fA p p l i e dC e r a m i cT e c h n o l o g y,２０１１,８(３):５９１Ｇ５９６．[１０]㊀Z h o uY u a n,C a iY a n z h i,L iY u x i a n g,e t a l．P r e p a r a t i o n o fK０．５N a０．５N b O３p o w d e r sb y e t h y l e n e g l y c o l s o l v o t h e rＧm a lm e t h o d[J]．J o u r n a l o fF u n c t i o n a lM a t e r i a l s,２０１８,４０(４９):１０２０５Ｇ１０２１０(i nC h i n e s e)．周㊀媛,蔡艳芝,李玉祥,等．乙二醇溶剂热法制备K０．５ＧN０．５N b O３陶瓷粉体[J]．功能材料,２０１８,１０(４９):１０２０５Ｇ１０２１０．[１１]㊀Z h o uY u a n,L i uL i c a i,L e i X i p i n g,e t a l．K０．５N a０．５N b O３p o w d e r s p r e p a r e db y C３H８Oa s s i s t e dh y d r o t h e r m a l s y nＧt h e s i s[J]．H o tW o r k i n g T e c h n o l o g 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u c t u r ea n d m o r p h o l o g y．S u r f a c t a n tm a d et h e m o r p h o l o g y o f p o w d e r s r e g u l a r,w h e n i s o p r o p a n o l c o n t e n tw a s c e r t a i n．W i t h t h e i n c r e a s e o f s u r f a c t a n t c o n c e n t r a t i o n(SB D S,P E G４００), t h em o r p h o l o g y o f p o w d e r sm a d em o r e r e g u l a r a n d i s o p r o p a n o l c o u l d m a k e t h e p o w d e r r e f i n e．C o m p a r e dw i t h S BD S,t h ePE G４００m a d e t h em o r p h o l o g y o f p o w d e r sm o r e r e g u l a r．W h e n t h e c o n t e n t o f i s o p r o p a n o l(P E G４００) w a s c e r t a i n,t h e r e g u l a rm o r p h o l o g yp o w d e r sw i t h s m a l l e r p a r t i c l e s i z e c o u l db e o b t a i n e db y c h o o s i n g a p p r o p r iＧa t e i s o p r o p a n o l c o n t e n t．N a m e l y,P E G４００＝１g/L,V(I P A)/V(H２O)＝２/３o r３/２a n d t h e c u b i c p a r t i c l e sw i t h a p a r t i c l e s i z e o f a b o u t３００n mc o u l db e o b t a i n e d．K e y w o r d s:s o d i u md o d e c y l s u l f a t e;m a c r o g o l４００;i s o p r o p y l;K０．５N a０．５N b O３０２２１１２０１９年第１１期(５０)卷。

铌酸钾钠基压电织构陶瓷的模板晶粒生长法制备研究

铌酸钾钠基压电织构陶瓷的模板晶粒生长法制备研究(K,Na)NbO3基无铅压电晶体材料由于其性能优异,已被认为是传统PZT陶瓷极具潜力的替代品。

与单晶相比,具有晶粒取向的KNN陶瓷制备周期短,成本低,因此织构化的KNN陶瓷化得到了迅速发展。

本文选择K0.5Na0.5NbO3（KNN）体系为研究对象,探索晶种种类和含量对KNN陶瓷致密化和电性能的影响,利用柱状KNN微晶粉体为籽晶模板,采用模板晶粒生长法（TGG）和涂刷流延成型工艺制备KNN织构陶瓷,研究KNN织构陶瓷的烧结行为、织构度以及沿不同方向的电性能。

首先采用固相法合成的KNN粉体为基体,熔盐法合成的针状KSr2Nb5O15（KSN）微晶为晶种,制备出（1-x）KNN-x KSN复相陶瓷,研究了晶种含量以及烧结工艺参数对陶瓷的密度、微观组织结构以及介电性能的影响规律。

结果表明:少量KSN晶种的添加,能够有效促进陶瓷的致密化过程,当x=0.15时,陶瓷密度达到最大值（>98%）,并且晶粒尺寸均匀;随着晶种含量的增加,复相陶瓷的烧结温度相应提高,钙钛矿结构相向钨青铜结构相发生转变,证实针状KSN微晶不适合作为籽晶模板去制备KNN织构陶瓷。

其次采用熔盐法合成了针状的前驱体,探索了KSN晶种和SrCO3的添加对前驱体分散性和形貌的影响规律。

通过拓扑化学法将分散性较好的前驱体转化为KNN微晶粉体,研究了SrCO3含量对前驱体和KNN微晶相结构和形貌的影响规律。

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 piezoelectricceramics are mainly introduced，and the effects of different modification methods on piezoelectric performance on them are analyzed。

It will provide theoretical supports toimprove the piezoelectric properties.Keywords:lead—free piezoelectric ceramic; piezoelectric performance; BaTiO3; Bi0。

制备工艺对0．95（K0．5 Na0．5）NbO3-0．05CaZrO3基无铅陶瓷压电性能的影响

制备工艺对0．95（K0．5 Na0．5）NbO3-0．05CaZrO3基无铅陶瓷压电性能的影响潘永军;王锋会;刘琨【期刊名称】《陶瓷》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】采用传统陶瓷工艺制备了0．95（K0．5 Na0．5）NbO3-0．05CaZrO3无铅压电陶瓷。

研究了烧结温度和极化工艺对陶瓷压电性能的影响。

结果表明：随着烧结温度的提高，0．95（K0．5 Na0．5）NbO3-0．05CaZrO3陶瓷的体积密度增大，在1170℃时达到最大值，同时d33和kp，在此温度也分别达到他们的最大值210 pC／N和0．40。

极化工艺对0．95（K0．5Na0．5） NbO3-0．05CaZrO3陶瓷的压电性能有明显的影响，0．95（K0．5 Na0．5）NbO3-0．05CaZrO3陶瓷的最佳极化温度是70℃，最佳极化电场是4 kV／mm。

【总页数】4页(P24-27)【作者】潘永军;王锋会;刘琨【作者单位】西安金戈磨料磨具有限责任公司西安 710600;西北工业大学工程力学系西安 710072;西安金戈磨料磨具有限责任公司西安 710600【正文语种】中文【中图分类】TM282【相关文献】1.Li元素对Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷压电性能的影响 [J], 答元;白岗2.非化学计量比对（K0.465Na0.465Li0.07）（Nb0.95Sb0.05）O3无铅压电陶瓷结构及性能的影响 [J], 梁文峰;吴文娟;肖定全;朱建国3.(K0.5 Na0.5)1-xLixNb1-ySbyO3系无铅压电陶瓷的弥散相变研究 [J], 吴浪;肖定全;朱建国;余萍;孙勇;张斌4.(Na0.5 Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷的研究与应用 [J], 陈新亮5.Bi0.5 Na0.5 TiO3-BaTiO3系无铅陶瓷的压电、铁电及热释电性能 [J], 李慧; 张金平; 禹春来; 郭同洲; 李乐; 曲慧新; 张洋洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铌酸钾钠基无铅压电织构陶瓷的制备及电性能的研究

铌酸钾钠基无铅压电织构陶瓷的制备及电性能的研究
鉴于(K, Na)NbO3(KNN)基压电陶瓷是电性能优良的主要无铅压电陶瓷体系之emplated grain growth,RTGG)的方法,以不同取向及形貌的微晶粉体为模板,制备KNN基无铅压电织构陶瓷,主要研究模板的选择与制备工艺、KNN基织构陶瓷的相结构、显微结构和电性能之间的关系等,制备出电性能良好、各向异性显著的KNN基无铅压电织构陶瓷。通过熔盐法制备了片状BaTiO3 (BT)粉体及棒状铌酸盐粉体。
在拓扑反应过程中,B6T17的(001)面转换成了具有多晶形态BT的(111)而,说明B6T17和BT之间存在(001) B6T17//(111) BT的拓扑关系,BT沿(111)面择优生长。(3)通过熔盐法合成了一维KNb3O8粉体。
并通过拓扑反应,逐步地从KNb3O8形成了棒状H3ONbO3、Nb2O5和ANbO3 (A=K, Na, (Na, K))粉体。研究发现,从KNb3O8变成棒状H30Nb03、Nb2O5和KNbO3晶体结构的演变(包括发现质子化铌、铌氧化物和铌酸盐的之间结构的演变)是一个模板的自消耗过程。
通过研究熔盐法(molten salt method, MSS)合成片状BNN5和拓扑微晶转换法(topochemical microcrystal conversion, TMC)合成NaNbO3的反应过程,分析了熔盐法合成微晶粉体及拓扑反应的机理。(2)以Ba6Ti1704o (B6T17)为前驱体,制备了片状BT粉体。
并以片状NaNbO3、片状BT、棒状Nb205和KNN粉体为模板,RTGG法制备了(001)KNN基织构陶瓷。主要得到以下结论：(1)以Bi2.5Na3.5Nb5O18 (BNN5)为前驱体,采用熔盐法在950℃保温3h条件下,合成片状NaNbO3粉体：晶粒的长度为15-25μm,宽度为12-20μm,厚度小于1μm,长厚比为15：1-50：1。

Na_K比对（Na,K,Li）NbO3压电陶瓷的结构和电学性能的影响

Na/K比对(Na, K, Li)NbO3压电陶瓷的结构和电学性能的影响赵笑昆，张波萍，秦海霞，赵磊，朱立峰，李妍(北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)摘要：采用传统烧结工艺，在 1 040 ℃下烧结 2 h 制备了(Na x K1-x)0.945Li0.055NbO3无铅压电陶瓷，研究了Na/K 比对陶瓷的相结构、微观形貌和电学性能的影响。

x=0.50~0.51 时样品呈正交相(O)，x=0.51~0.54 时样品由正交相(O)转变为正交相-四方相(O-T)共存。

介温谱显示O-T相转变温度随Na/K 比的增加由75 ℃降低至室温，所有样品的居里温度T C保持在460~470 ℃。

随Na 含量增加，晶粒尺寸呈减小趋势，剩余极化强度P r从13.6 µC/cm2减小到 6.2 µC/cm2，矫顽场E C基本保持不变。

由于O-T 相共存，d33和k p在x=0.53 处分别达到最高值263 pC/N 和0.387。

Li 掺杂明显减低O-T 相变温度，Li 掺量高于0.05 后改变Na/K 比可获得具有多形态相变特征的陶瓷样品，且Li 含量越高，可出现多形态相变的成分中Na/K 比越小。

关键词：压电陶瓷；铌酸盐；多形态相变；微观结构；电学性能；钠；钾中图分类号：TM282 文献标志码：AEffect of Na/K ratio on the microstructure and electricalproperties of (Na, K, Li)NbO3 ceramicsZhao Xiaokun, Zhang Boping, Qin Haixia, Zhao Lei, Zhu Lifeng, Li Yan (School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083, China)Abstract：(Na x K1-x)0.945Li0.055NbO3 piezoelectric ceramics were prepared by a normal sintering at 1040 ℃for 2 h. The phase structure, microstructure and electrical properties were investigated with aspecial emphasis on the effect of the Na/K ratio. The samples at x=0.50 0.51 showed an orthorhombic(O) symmetry, while a polymorphic phase transition (PPT) between orthorhombic and tetragonal (O-T)phases appeared in samples at x=0.52 0.54. The T O-T decreased from 75 ℃to room temperature byincreasing the Na/K ratio, while T C maintained at 460 470 ℃. Increasing Na content led to adecreasing trend in grain size and P r from 13 to 6 µC/cm2, while the E c maintained at 2 kV/mm.Sample x=0.053 showed excellent piezoelectric properties with d33=263 pC/N, k p=0.387 owing to thecoexisted O-T phases. It was found presently that a PPT was obtainable by modifying the Na/K ratiowhen fixing Li content at a level higher than 0.05, although the PPT was usually tailored by optimizingLi content. The composition of the ceramics with PPT characteristics showed a decreasing trend in theNa/K ratio when increasing Li content.Key words: piezoelectric ceramics; niobates; polymorphic phase transition; microstructure; electricproperties; sodium; potassiumPb(Zr, TiO)3 (PZT)基压电陶瓷的压电性能优异，已广泛应用于滤波器、换能器和驱动器等电子信息材料领域[1-2]。

压电陶瓷综述

摘要:本文综述了无铅压电陶瓷研究开发的相关进展,着重介绍了钙钛矿结构无铅压电陶瓷(包括BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、碱金属铌酸盐K1/2Na1/2NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷)、钨青铜结构无铅压电陶瓷及铋层状结构无铅压电陶瓷等不同陶瓷种类的相关体系、制备方法及压电铁电性能,并根据相关性能参数分析了无铅压电器件的应用领域,最后对其发展前景进行了展望。

关键词:无铅压电陶瓷;钙钛矿结构;钨青铜结构;铋层状结构1引言压电陶瓷作为一种将机械能与电能相互转换的重要功能材料,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的材料特性,广泛应用于基于压电等效电路的振荡器、滤波器和传感器,各种类型的水声、超声、电声换能器等,遍及日常生活、工业生产以及军事等领域[1]。

随着电子信息技术的飞速发展,现在对电子元器件的小型化、功能化、低成本、高稳定性的要求更高,压电陶瓷材料及其应用研究也正在加深,期望得到具有性能好、品种多、增值高、污染少等优点的压电陶瓷材料。

目前大规模使用的压电陶瓷材料主要是性能优异的以PZT为基的二元系及多元系陶瓷,但是PbO(或Pb3O4)含量约占其原料总量的70%左右,PbO有毒、高温下具有挥发性,在材料的制备过程中不仅危害环境,而且使其化学计量式偏离了计算配方,进而使产品一致性和重复性降低,导致陶瓷性能下降。

另外,含铅器件废弃后也会给人类及生态环境带来危害,如果将其回收实施无公害处理,所需成本将很高,甚至远高于当初器件的制造成本[2]。

因此,不管是为了满足市场需求,还是出于保护环境,压电陶瓷材料的无铅化是必然趋势 ,进行无铅压电陶瓷及其应用的研究开发将是一个具有现实意义的课题。

2无铅压电陶瓷概况无铅压电陶瓷,也称为环境协调压电陶瓷,要求陶瓷材料既具有尽可能高的压电性能又具有良好的环境协调性。

从20世纪60年代起国内外的科研人员就开始了对铌酸盐和钛酸盐为主的钙钛矿结构无铅压电陶瓷的研究。