非晶态高氟化锆钛酸钡陶瓷的制备及应用研究

非晶态高氟化锆钛酸钡陶瓷的制备及应用研
究
近年来，高氟化锆钛酸钡陶瓷（Ba(Zr,Ti)O3-BaTiF6，简称BZTF）作为一种新型的高性能压电材料，引起了广泛关注。

该材料既具备了传统的氧化锆钛酸钡陶瓷（Ba(Zr,Ti)O3，简称BZT）的高压电系数和优异的耐电极化性能，又克服了BZT
在高电场下存在的氧空位异常问题。

因此，BZTF作为一种新型压电材料，在超声
医学、传感器、导引控制等领域有广泛的应用前景。

本文将从BZTF的制备及应用两个方面进行详细探讨。

一、BZTF的制备
目前，BZTF的制备方法主要有四种，分别是固相法、水热合成法、溶胶-凝胶
法和密烧法。

其中固相法是应用最为广泛的制备方法。

其制备步骤如下：（1）将BaCO3、ZrO2、TiO2和BaF2按一定摩尔比混合均匀。

（2）将混合物在高温下均匀混合，将其加入硬质合金钵中，并进行加热压缩。

（3）将压制的块体通过高温烧结处理，得到BZTF陶瓷。

另外，水热合成法是近年来发展起来的一种制备方法。

其制备步骤如下：
（1）将氯化钡、钛酸四丁酯和氟化钒混合均匀。

（2）将混合物溶解在氢氧化钠溶液中，并进行超声处理，得到混合物分散液。

（3）将分散液置于加热器中，进行水热处理。

（4）将水热处理后的产物进行干燥和烧结处理，得到BZTF陶瓷。

二、BZTF的应用
BZTF作为一种新型的高性能压电材料，具有广泛的应用前景。

以下是BZTF
在某些应用领域中的具体应用研究。

（一）超声医学
在超声医学领域中，BZTF主要应用于医学超声换能器中，用于产生和接收超
声波。

超声换能器是医学超声成像技术的核心部件，是诊断人体内部器官疾病的重要工具。

BZTF具备优异的压电性能和较高的机械质量因子（Qm），能够显著提
高换能器的工作效率和成像质量。

研究表明，BZTF陶瓷在40~55 kHz频率范围内
的电机械耦合系数k33可达到0.77~0.85，这是达到目前市场上同类产品的最高水平。

（二）传感器
传感器是BZTF的另一大应用领域。

BZTF具备明显的压电和介电性能，可以
应用于压力、加速度、振动、温度、湿度、气体等各种类型的传感器中。

近年来，研究人员发现BZTF在加速度传感器、气体传感器、浸水传感器等方面具有较优势，其性能表现之好，吸引了广泛关注。

（三）导引控制
BZTF还可以应用于各种导引控制系统中。

由于BZTF具备极高的机械品质因
子和压电性能，可用于控制和调节飞机、导弹等飞行器的运动状态。

研究人员利用BZTF设计的压电陶瓷控制系统可以显著提高飞行器的精准性和稳定性，提高运动
状态的精准度和稳定性。

三、结论
总之，BZTF作为一种新型的高性能压电材料，具有广泛的应用前景。

通过固
相法、水热合成法、溶胶-凝胶法和密烧法等制备方法，可获得高质量的BZTF陶瓷。

在超声医学、传感器、导引控制等领域，BZTF的应用研究已经取得了显著的
进展。

未来，随着人们对高性能材料要求的不断提高，BZTF在更多领域的应用也将得到拓展和发展。