铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之一
铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之四
铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之四铁电陶瓷材料，是指具有铁电效应的一类功能性陶瓷材料，它是热释电材料的一个分支。
可用于大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，可以制作介质放大器和相移器等。
利用其热释电性，可制作红外探测器等。
也用于制造光阀、光调制器、激光防护镜和热电探测器等。
广泛应用于航天、军工、新能源产品。
这里介绍，主要是参考它的加工工艺，比如为固体电解质的加工提供一定的参考。
另一方面是顺便了解一下这特种陶瓷的用途。
室温研磨法固相反应制备铁电陶瓷粉末铁电陶瓷(Ferroelectric ceramics)是主晶相为铁电体的陶瓷材料，具有高的直流电阻率、相对低的电介质损耗角正切(0．1％～7％)、中等介电击穿强度(100～120kV／cm)以及非线性的电、机电、电光学特性，与普通绝缘材料(5～100)相比具有高的介电常数(200—10000)。
铁电陶瓷的优良性能使其广泛应用于工业和商业中，如高介电常数电容器、压电声纳和超声传感器、无线电和信息过滤器、热释电装置、医疗诊断传感器、正温度系数(PTC)传感器、超声马达和电光光阀等。
铁电陶瓷中存在孔隙时会使损耗角正切增大，且一些特殊应用如压电传感器和致动器的机械强度直接与材料的密度有关，因此很多应用中都需要全致密的铁电陶瓷(理论密度>95％)以获得最佳的性能。
铁电陶瓷的密度通常随烧结温度的升高而增大。
然而，含铅、铋铁电材料的烧结温度不宜过高，因为铅、铋易挥发，而且高温也会导致晶粒反常长大，损害铁电陶瓷的性能。
而目前主要使用细或超细粉末及辅助烧结来降低铁电陶瓷的烧结温度。
因此，制备致密且晶粒大小适当的铁电陶瓷尤其重要，探讨新的铁电陶瓷粉末的制备方法具有重要意义。
铁电陶瓷粉末的制备方法A：常规制备方法材料的性能与其加工方法密切相关，故铁电陶瓷粉末的合成方法对铁电陶瓷的显微结构、电学和光学性能有很大影响。
对氧化物原料进行固态反应可合成铁电陶瓷粉末，但由于晶粒相对粗大，因而需要较高的烧结温度来获得目标成分和预期性能的铁电陶瓷。
铁电材料的特性及应用综述
铁电材料的特性及应用综述孙敬芝（河北联合大学材料科学与工程学院河北唐山 063009）摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理，铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。
关键词：铁电材料；铁电性；应用前景C haracteristics and Application of FerroelectricmaterialSun Jingzhi( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan 063009,China )Abstract:Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric , pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing two function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film and thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system with vast potential application market.Keywords: ferroelect ric materials Iron electrical development trend0前言晶体按几何外形的有限对称图象, 可以分为32 种点群, 其中有10 种点群: 1, 2, m , mm 2, 4,4mm , 3, 3m , 6, 6mm , 它们都有自发极化。
05铁电陶瓷制备及其性能研究的开题报告
PZT95/05铁电陶瓷制备及其性能研究的开题报告【选题背景】铁电陶瓷是目前应用较为广泛的一类功能材料，在传感器、马达、声波器、医疗影像、储能器等领域都有广泛应用。
其中PZT系列陶瓷是比较典型的铁电陶瓷之一，在声学、电子、微机电系统（MEMS）等领域有着广泛的应用,如电声换能器、加速度计、气体传感器、高压发生器等。
本课题选取PZT95/05铁电陶瓷进行制备及性能研究，旨在探究其制备工艺参数对材料性能的影响，为该材料的应用提供基础的理论和实验研究。
【研究内容】1. PZT95/05陶瓷的制备工艺研究，包括原料制备、混合、成型、烧结等步骤；2. 对制备的PZT95/05陶瓷进行物理性能测量，包括相组成、晶体结构、微观形貌、压电性能等；3. 结合制备工艺参数和实验数据，探究其材料性能与制备工艺参数的关系，确定最佳的制备工艺；4. 分析PZT95/05陶瓷的应用前景及其未来的研究方向。
【研究意义】1. 通过制备PZT95/05铁电陶瓷深入探究其物理性质，为铁电陶瓷的研究提供一定的帮助；2. 研究陶瓷材料制备工艺对材料性能的影响，为工艺优化提供一个切入点；3. 推动陶瓷材料的发展，拓展其应用领域。
【研究方法】1. PZT95/05陶瓷的制备：选取高纯度的PbO、ZrO2和TiO2作为主要原料，按照一定比例配制，并在特定的工艺条件下进行混合、成型、烧结等处理；2. 分析制备的PZT95/05陶瓷的物理性能，主要包括X射线衍射、扫描电子显微镜、电学测试等；3. 结合实验结果，探究不同制备工艺参数对PZT95/05陶瓷性能的影响，并确定最佳的制备工艺。
【预期成果】1. 制备出一批PZT95/05铁电陶瓷并对其进行物理性质测量；2. 探究制备工艺参数对PZT95/05铁电陶瓷性能的影响以及最佳制备工艺的确定；3. 为PZT95/05铁电陶瓷的应用领域提供一定的实验数据和理论基础，促进陶瓷材料的发展。
铁电陶瓷的应用
铁电陶瓷的应用铁电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有铁电性质，能够在电场的作用下产生电极化，因此在许多领域都有广泛的应用。
下面将就铁电陶瓷在电子产品、医疗领域、能源行业和航空航天领域的应用进行详细介绍。
一、电子产品领域铁电陶瓷可用于电子产品中的压电元件、传感器和微机电系统等方面。
在压电元件中，铁电陶瓷能够在电场的作用下产生变形，因此可用于制造压电换能器，如压电陶瓷谐振器、压电陶瓷声波传感器等，广泛应用于手机、电脑、无线通信设备等电子产品中。
铁电陶瓷的压电性质也使其成为一种优秀的传感器材料，可用于制造加速度传感器、压力传感器等，应用于汽车、航空航天等领域。
在微机电系统中，铁电陶瓷可以作为微型压电马达、微型压电致动器等微型机电设备的材料，有望在微机电系统领域发挥重要作用。
二、医疗领域铁电陶瓷在医疗领域的应用主要体现在超声诊断设备和超声治疗设备中。
铁电陶瓷通过其压电效应可以将电能转化为机械能，被应用于超声探头中，用于超声成像、超声检查等医学诊断手段。
在超声治疗设备中，铁电陶瓷也可用于制造超声振荡器、超声换能器等设备，用于进行超声治疗、超声碎石等医学治疗手段。
三、能源行业在能源行业中，铁电陶瓷可以用于制造压电发电装置、压电储能装置等设备。
通过铁电陶瓷的压电效应，可以将机械能转化为电能，因此可以应用于压电发电装置中，例如压电陶瓷发电装置、压电陶瓷振动发电装置等，用于收集环境中的振动能量、压力能量、声波能量等，实现能源的收集和转化。
铁电陶瓷也可以作为储能装置的材料，用于制造高效的压电式储能装置，可以在电能较少的地方储存能量，为一些特殊场合提供电能支持。
四、航空航天领域在航空航天领域，铁电陶瓷的应用主要体现在航空航天制导系统、主动噪音控制系统等方面。
通过铁电陶瓷的压电效应，可以实现超高精度的航空制导系统，例如利用压电陶瓷制造的压电陶瓷马达、压电陶瓷致动器等机电装置，可以实现航空器舵面的微小调整和控制。
铁电陶瓷也可以用于制造主动噪音控制系统中的压电换能器、压电陶瓷传感器等，通过其压电特性调整和控制飞机、航天器的噪音和振动，提高航空航天器的舒适性和性能稳定性。
铁电陶瓷材料的应用
4 欧阳伟 黄尚宇 ,电磁成形技术及其在功能陶瓷行业,Vol,NO.27,2006,237242
２铁电陶瓷及薄膜的制备
３ 铁电陶瓷平板显示技术的特点
2 铁电陶瓷及铁电发射
用于铁电发射的铁电陶瓷材料主要是一些锆 钛酸铅透明陶瓷(PZT)和掺镧的锆钛酸铅透明陶瓷 (PLZT)等,这类陶瓷内部的电畴(即极性分子)经极 化后趋向一致,表现出铁电性能。
铁电发射平板显示器由铁电陶瓷板(膜)、背 电极、栅电极、荧光粉层和电路控制系统等组成 (图1)。铁电陶瓷(膜)可以是经预先极化的铁电陶 瓷,也可以是未经极化的PZT、PLZT陶瓷[2]。
电磁成形技术作为高能、高效率技术用在粉末近终成形方面有着传统成形方法 不能比拟的优越性，在功能陶瓷行业有巨大的
应用价值。本文阐述了电磁成形的基本原理和电磁粉末压制，介绍了电磁成形 技术在功能陶瓷行业的应用及前景。
近年来, 欧美及日本等国科学界都在日益关注和 研究一种新型的平板显示技术——铁电陶瓷平板显示 器。它较好地解决了(FED)技术中的阴极制作工艺复 杂的问题, 同时, 在许多性能上也有所改善。
摘要
1 铁电陶瓷平板显示技术就是利用一些铁电陶 瓷材料所拥有的铁电发射性能制成电子发射 阴极, 代替场致发射平板显示器中的微尖端 场发射阵列, 较好地解决了(FED)技术中的阴 极制作工艺复杂的问题．
摘 要 本文评述了各类显示器件的现的发展作了预测。
铁电压电陶瓷
铁电压电陶瓷
铁电压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有铁电和压电效应。
铁电效应是指在外加电场的作用下，铁电材料可以产生一个永久极化。
压电效应是指在外加力或压力的作用下，铁电材料可以产生一个电荷或电势。
铁电压电陶瓷由于具有这两种特殊效应，被广泛应用于传感器、驱动器、存储器等领域。
铁电压电陶瓷材料通常由铜酸钛钽（PZT）等多种陶瓷晶体组成，其中铌酸铋铜酸钛（BNKT）也是一种常见的铁电压电陶瓷材料。
这些材料具有高的压电系数、良好的铁电性能和优异的稳定性，可以在宽温度范围内保持其性能。
铁电压电陶瓷材料可应用于超声波发生器、传感器和致动器等领域。
例如，在超声波发生器中，铁电压电陶瓷材料可以将电能转化为机械振动，产生超声波。
在传感器中，铁电压电陶瓷可以将机械变形转化为电信号，实现物理量的测量。
在致动器中，铁电压电陶瓷可以根据外加电压的变化引起材料的形变，实现精确的控制和调节。
总的来说，铁电压电陶瓷具有优异的压电和铁电性能，广泛应用于多个领域。
随着技术的不断发展，铁电压电陶瓷也在不断改进与创新，将为各种应用提供更高效、可靠的解决方案。
铁电陶瓷材料的介电特性分析
铁电陶瓷材料的介电特性分析引言铁电陶瓷材料在现代科技领域发挥着重要作用。
它们具有独特的电学性质，被广泛应用于电子、通信、传感和储能等领域。
本文将对铁电陶瓷材料的介电特性进行深入分析，探讨其原理、性能以及应用前景。
第一部分：介电特性的原理铁电陶瓷材料的特殊性质来自于其中的铁电相。
铁电相是一种具有非线性介电特性的晶体结构，它能在外电场的作用下发生极化反转。
这种极化反转产生了瞬时的电输运，使得铁电材料具有介电性能。
第二部分：介电特性的性能1. 饱和极化：铁电陶瓷材料的饱和极化是指在极化电场达到一定程度后，材料的极化保持不变。
这是材料极化反转所能达到的最大程度。
饱和极化与材料的晶体结构有关，不同的晶体结构会影响饱和极化的大小和稳定性。
2. 介电常数：介电常数是表示材料对电场响应的能力的物理量。
铁电陶瓷材料的介电常数较高，可达到几百或几千，远大于一般材料的介电常数。
这使得铁电陶瓷材料在电容器、传感器等电子器件中有着广泛的应用。
3. 介电损耗：介电损耗是材料在外电场作用下发生能量损耗的程度。
铁电陶瓷材料的介电损耗较低，这使得它们在高频电子元器件中具有更好的性能，能够减少能量转化的损失。
第三部分：应用前景铁电陶瓷材料的介电特性使得它们在多个领域有着广泛应用的潜力。
1. 电子器件：铁电陶瓷材料可以用于制造电容器、电感器、传感器等电子器件。
这些器件在电子设备中发挥着重要作用，如存储器、振荡器、滤波器等。
2. 通信技术：铁电陶瓷材料的高介电常数和低介电损耗使其在无线通信领域有着广泛应用的前景。
它们可以用来制造各种储备器件，以提高通信系统的性能和稳定性。
3. 能量储存：铁电陶瓷材料的介电特性为能量储存提供了更好的选择。
它们可以应用于超级电容器、储能电池等领域，以提供高效、可靠的能量储存解决方案。
结论铁电陶瓷材料的介电特性是其在科技领域中得以广泛应用的重要基础。
通过对铁电陶瓷材料的介电特性进行深入分析，我们可以更好地理解其原理、性能和应用前景。
铁电陶瓷的特性,介绍其潜在应用
多层电容 压电变换器
压电马达 压电驱动器 电致伸缩驱
动器
块材
介电电容器 红外探测器
压电传感和 驱动器 电光快门
电光显示器
膜材
非易失随 机存储器
阻挡层 集成光学 抗反射膜
14
非易失随机存储器
普及型室内幕帘式被动红 外线移动探测器，尤其适 合于小区防盗使用，外形 时尚精致，线条流畅
压电陶瓷马达
高介电型陶瓷 电容器常数
图4 不同应力下的电滞回线
12
2.4 软硬性铁电陶瓷的比较
比较两条曲线[2]
相同点：包括初始近似线性段,曲
线斜率先从递减向递增转化的非线 性段,以及在应力增加到一定值时, 又变成曲线斜率较大的近似线性段. 并且,非线性曲线上从斜率递减向 递增转化的拐点G处应力值． 不同点：对于硬PZT4大约为 125MPa,软PZT4在70MPa左右.这 表明PZT铁电陶瓷在载荷作用下的
4
1、铁电陶瓷的电畴理论 900
↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ →→→
图中 小方格代表晶胞 箭头代表电矩方向
↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ → →→→ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ →→ →→→ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ →→→ →→→
↑ ↑ ↑ ↓ →→→→ →→→
1800 图1 BaTiO3电畴结构示意图
5
在同一晶粒内具有相同取向的自发极化和自发 应变的晶胞团称为电畴[4].
应力应变非线性响应与压电材料微 观电畴偏转密切相关．
图５ 软硬铁电陶瓷的应力－电位移曲线
根据两者对应力的敏感性不同，可以在应用在不同的领域．
13
ห้องสมุดไป่ตู้
3、铁电陶瓷的特性及其应用
以上介绍了电滞回线的变化规律及其原因，我们深刻的认识到 电畴翻转是铁电陶瓷产生非线性曲线的原因，也正是有了这一 理论，使我们对铁电陶瓷产生了浓厚的兴趣，在对它的认识过 程中挖掘出了许多有利于人们生活的应用[3]。
绪论-特种陶瓷材料及工艺
的雷达天线罩、导弹鼻锥等部件。
其他领域应用案例
环保领域
特种陶瓷材料可用于环保领域，如制造高温烟气过滤器、催化剂载 体等，具有优异的耐高温、耐腐蚀和催化性能。
新能源领域
特种陶瓷材料在新能源领域中也有广泛应用，如用于太阳能电池板、 燃料电池中的电解质材料等。
高端装备制造
特种陶瓷材料还可应用于高端装备制造领域，如高精度轴承、超硬刀 具等，提高装备的耐磨性、精度和使用寿命。
感谢您的观看
THANKS
等静压成型
利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的特点，将 原料粉末装入橡胶或塑料等软模中，在各方向均匀加压， 得到密度均匀、形状复杂的坯体。
烧结过程控制及优化
根据原料的性质和特种陶瓷的性能要求，选择合适的 烧结温度和时间，以获得致密的显微结构和优异的性
能。
输入 气标氛控题制
在烧结过程中，通过控制气氛的组成和分压，可以实 现对陶瓷材料的氧化、还原、氮化等反应的控制，从 而得到具有特定性能的特种陶瓷。
化学稳定性及耐腐蚀性
耐酸碱腐蚀
特种陶瓷材料如氧化铝、氮化硅等，在 强酸、强碱环境下具有优异的耐腐蚀性。
耐化学腐蚀
特种陶瓷材料在多种化学介质中具有 很高的稳定性，不易发生化学反应。
抗氧化性
高温下，特种陶瓷材料能够抵抗氧化 气氛的侵蚀，保持稳定的化学性质。
生物相容性
部分特种陶瓷材料具有良好的生物相 容性，可用于医疗、生物工程等领域。
成型方法及设备简介
干压成型
将干燥的原料粉末放入模具中，通过压力机施加压力，使 粉末颗粒紧密结合形成所需形状的坯体。
热压铸成型
在加热加压的条件下，使原料粉末与有机添加剂混合后形 成的料浆注入金属模具中，冷却后得到所需形状的坯体。
铁电材料的功能及应用前景
铁电材料的功能及应用前景随着科技的迅猛发展，新型材料的研究成为当前热点领域。
铁电材料是其中之一，它具有独特的电学、光学、磁学等性质，并且具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨铁电材料的功能及应用前景。
一、铁电材料的基本性质铁电材料是指在无外界电场作用下具有极化性的材料。
它们具有如下特性：1. 巨电介电常数：铁电材料在外电场作用下能产生极化，极化电荷密度可高达$10^{12}$C/m²，极化状态下介电常数会增加几百倍。
2. 非线性光学效应：铁电材料呈现非线性光学效应，如二倍频、三倍频、四倍频等。
3. 逆铁电效应：铁电材料在电场作用下能发生极性倒转，这一性质称为逆铁电效应。
4. 压电效应：铁电材料在外力作用下会发生形变，并产生极化，这一性质称为压电效应。
铁电材料具有这些独特的性质，因此被广泛地研究和应用。
二、铁电材料的应用前景1. 铁电存储器铁电存储器是一种新型非挥发性存储器，它可以在断电的情况下保持存储信息。
铁电存储器具有速度快、容量大、数据稳定等优点，可以替代掉传统的闪存存储器。
目前，铁电存储器已经在智能手机、平板电脑等消费电子产品上得到了广泛的应用。
2. 铁电陶瓷铁电陶瓷具有良好的压电性能和介电性能，可以广泛应用于传感器、滤波器、调谐器等电子领域。
此外，铁电陶瓷的压电效应还可以应用于医疗领域，如超声波治疗、成像等。
3. 铁电液晶铁电液晶具有特殊的光学性能，它可以将光线分成两个波，这一特性被广泛应用于显示器、多媒体终端等领域。
4. 铁电玻璃铁电玻璃具有独特的光学、磁学性能，可以应用于光学信息存储、电磁屏蔽、光纤通信等领域。
5. 铁电探测器铁电探测器由于其灵敏度高、稳定性好等优点，可以广泛应用于安全监控、卫星通信等领域。
三、铁电材料的研究进展目前，铁电材料的研究已经进入到了新时代。
一方面，这一领域的学术研究十分活跃，研究人员们致力于发现新型铁电材料，探索铁电材料的新性质；另一方面，铁电材料的工业生产也在逐步扩大。
功能性陶瓷材料在能源转换中的应用
功能性陶瓷材料在能源转换中的应用功能性陶瓷材料是一类具有特殊功能的陶瓷材料，广泛应用于能源转换领域。
它们以其优异的性能和稳定性，为能源转换提供了可靠的支持。
本文将从多个角度探讨功能性陶瓷材料在能源转换中的应用，并重点介绍太阳能电池、燃料电池和储能器件等方面的应用。
一、太阳能电池太阳能电池是目前最常见的功能性陶瓷材料在能源转换领域的应用之一。
利用光电效应，将太阳能转化为电能，为人类生活提供清洁的电力。
在太阳能电池中，功能性陶瓷材料主要用于制备电池的电极材料和电解质。
其中，铁电陶瓷材料被广泛应用于柔性太阳能电池，其具有优异的光电性能和稳定性，能够提高电池的转换效率和使用寿命。
二、燃料电池燃料电池是一种利用化学能转化为电能的装置，也是功能性陶瓷材料在能源转换中的重要应用之一。
燃料电池的核心是电解质膜，功能性陶瓷材料在其中扮演着重要的角色。
以氢氧化物导电陶瓷材料为基础，可以构建高效、稳定的燃料电池系统，实现高能量转换效率和长时间的稳定运行。
三、储能器件功能性陶瓷材料还被广泛应用于各种储能器件中，使得能源可以高效地储存和释放。
以钙钛矿陶瓷材料为例，它具有优异的离子传输性能和电化学稳定性，被用作锂离子电池的正极材料，提高了电池的充放电效率和循环寿命。
此外，功能性陶瓷材料还可以应用于超级电容器等器件中，实现高能量密度和长循环寿命。
在能源转换领域中，功能性陶瓷材料的研究和应用不断拓展。
随着科技的进步，人们对能源转化效率和可再生能源的需求不断增加，功能性陶瓷材料将扮演越来越重要的角色。
未来，我们可以期待更多新型的功能性陶瓷材料被开发出来，为能源转换带来更多创新和突破。
总结起来，功能性陶瓷材料在能源转换中的应用涵盖了太阳能电池、燃料电池和储能器件等多个方面。
这些材料以其优异的性能和稳定性，为能源转换提供了可靠的支持。
未来，随着科技的发展和创新，功能性陶瓷材料在能源转换中的应用前景将更加广阔。
铁电陶瓷
(3) 薄膜材料制备工艺。
（三）透明铁电陶瓷
一、透明铁电陶瓷的组成和相图
由于气孔相、晶界和杂质相的散射，一般多晶体陶瓷是不透 明的，通过适当的工艺，可以控制其显微结构和晶界性质，使
之成为透明陶瓷，一般 Al2O3 、 Y2O3 、 MgO、 BeO、 ThO等都
可制成透明陶瓷。 PLZT 既有透明性，又有铁电和压电性，其光学性质与铁电
•压电陶瓷超声波焊接
压电超声马达
世界上最小的马达（电机）：重36mg，长5mm，直径 1mm，可作为人造心脏的驱动器。
压电喇叭应用实例
N506i V501T
•压电陶瓷超声清洗
•压电陶瓷探伤仪
•压电陶瓷测厚仪
•压电陶瓷加湿器
压电陶瓷变压器雷 达显示器高压电源
压电变压器电警棍
•压电陶瓷喷墨打印
的电场时，那些取向和电场方向一致的畴生长变大，而
其它方向的畴收缩变小，随后产生净极化强度。
铁电陶瓷与其它的电介质陶瓷不同，它的极化强度 不与施加电场成线性关系，并具有明显的滞后效应。
饱和极化强度Ps
剩余极化强度Pr 矫顽电场强度Ec
饱和电场强度Esat
铁电体的电滞回线
主要内容
一、 压电陶瓷
二、 热释电陶瓷
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
由于压电陶瓷极化后具有压电性，因此，构成陶瓷
的晶体必须是铁电体。铁电体从顺电相转变为铁电 相时具有自发极化，自发极化方向一致的区域成为 电畤。铁电畴之间的界面称为电畤壁。两电畤平行 排列的边界称为180°畴壁，两电畤互相垂直的边界
称为90°畴壁。
相邻两个畴中自发极化方向只能成90°角或180°角， 相应电畴交界面就分别称为90°畴壁和180°畴壁。
铁电陶瓷材料介绍及其应用
•
Interrelationship of piezoelectric and subgroups on the basis of symmetry
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
2 铁电体的分类
• 按结晶学分类
(a) 氢键晶体，如 KDP, RS 结构特征：[PO4]，软铁电体 (b) 双氧化物晶体，如 BT, PT, 结构特点：[TiO6], 硬铁电体
• 按极性轴数目分类
(a) 单轴铁电体， 如 RS, KDP, LN, 自发极化强度平行或反平行于极化轴 (b) 多轴铁电体， 如 BT, Cd2Nb2O7
• 按铁电相变时原子的运动特点分类：
(a) 有序－无序型 (b) 位移型
• 按Curie-Weiss常数C的大小分类：
第一类铁电体，C ~105 K ,大多属位移型 第二类铁电体，C ~ 103 K, 多属有序－无序型 第三类铁电体，C ~ 10K, 或称非本征铁电体，其铁电相起因于压电性与弹性不 稳定性的耦合
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•ro+rTi = 1.96Å
•O-Ti = 2.005Å
•
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
• 热释电体 (Pyroelectrics): 具有自 发极化的晶体--极性晶 体
• 热释电效应: dPi = pi dT (i = 1,2,3)
• pi ----热释电系数, 单位 : C/m2.K
•
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
•电畴运动
•电场/应力--极化反转
•极化(poling)过程:电 场诱导自发极化定向 排列--压电陶瓷的应用 基础
•电场诱导极化反转-铁电存储/电光应用
铁电材料的特性及应用综述
铁电材料的特性及应用综述孙敬芝（河北联合大学材料科学与工程学院河北唐山 063009）摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理，铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。
关键词：铁电材料；铁电性；应用前景C haracteristics and Application of FerroelectricmaterialSun Jingzhi( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan 063009,China )Abstract:Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric , pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing two function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film and thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system with vast potential application market.Keywords: ferroelect ric materials Iron electrical development trend0前言晶体按几何外形的有限对称图象, 可以分为32 种点群, 其中有10 种点群: 1, 2, m , mm 2, 4,4mm , 3, 3m , 6, 6mm , 它们都有自发极化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之一
铁电陶瓷材料，是指具有铁电效应的一类功能性陶瓷材料，它是热释电材料的一个分支。
可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，可以制作介质放大器和相移器等。
利用其热释电性，可以制作红外探测器等。
也可用于制造光阀、光调制器、激光防护镜和热电探测器等。
广泛应用于航天、军工、新能源产品。
这里介绍的目的，主要是参考它的加工工艺，比如为固体电解质的加工提供参考。
另一方面是顺便了解一下这特种陶瓷的用途。
一般性描述：
铁电陶瓷(ferroelectric ceramics)材料，是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。
铁电陶瓷的主要特性为：(1)在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；(2)存在电畴；(3)发生极化状态改变时，其介电常数-温度特性发生显著变化，出现峰值，并服从Curie-Weiss定律；(4)极化强度随外加电场强度而变化，形成电滞回线；(5)介电常数随外加电场呈非线性变化；(6)在电场作用下产生电致伸缩或电致应变。
其电性能：高的抗电压强度和介电常数。
在一定温度范围内(-55～+85℃)介电常数变化率较小。
介电常数或介质的电容量随交流电场或直流电场的变化率小。
铁电陶瓷拥有优良的电学性能，在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；介电常数随外加电场呈非线性变化。
利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热
释电性可制作红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性，其具有很高的应用前景。
铁电陶瓷的特性决定了它的用途。
利用其高介电常数，可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，电容量可高达0.45μF/cm2。
利用其介电常数随外电场呈非线性变化的特性，可以制作介质放大器和相移器等。
利用其热释电性，可以制作红外探测器等。
利用其压电性可制作各种压电器件。
此外，还有一种透明铁电陶瓷，具有电光效应，可用于制造光阀、光调制器、激光防护镜和热电探测器等。
目前，全球铁电元件的年产值己达数百亿美元。
铁电材料是一个比较庞大的家族，当前应用的最好的是陶瓷系列，其已广泛应用于军事和工业领域。
但是由于铅的有毒性及此类铁电陶瓷材料居里温度低、耐疲劳性能差等原因，应用范围受到了限制。
因此开发新一代铁电陶瓷材料己成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。
细分的品种有⑴层状铁电陶瓷，⑵弛豫型铁电陶瓷，⑶含铅型铁电陶瓷，⑷无铅型铁电陶瓷，⑸反铁电陶瓷材料，⑹可能的新型铁电陶瓷材料。