(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的研究现状与进展

综述了近年来(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷在掺杂改性以及晶粒定向技术制备织构化陶瓷研究的新进展,重点分析了(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的K/Na比为0.5和非0.5时,陶瓷压电性能上的差异,发现K/Na比偏离0.5时,具有更为优异的压电、介电性能,最后展望了(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的掺杂改性及晶粒定向技术的研究趋势.     

(Na,K)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构与性能研究

研究了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)无铅压电陶瓷的显微组织结构及压电性能的影响规律,结果表明随KBT含量增加,BNKT无铅压电陶瓷的晶胞参数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,居里温度从326℃升高到360℃,压电常数、介电常数和介电损耗增加,机械品质因数下降;KBT含量为0.15mol的(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷位于准同型相界处,具有较佳的压电性能.     

LiTaO3掺杂对K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了LiTaO3掺杂的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(记为KNN xLT,x=0～8%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和压电、铁电等性能.研究结果表明,KNN xLT陶瓷的正交相-四方相准同型相界(MPB)位于4%＜x＜6%处.随着LiTaO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构相变温度(TO-T)向低温方向移动,而四方→立方结构相变温度(Tc)向高温方向移动.陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp随LiTaO3含量的增加均先增大后减小,而剩余极化强度Pr则随之逐渐减小,矫顽场Ec逐渐增大.当x=6%时,陶瓷具有较好的压电和铁电性能:d33=190pC/N,kp=40.0%,Pr=22.0μC/cm2,Ec=1.78kV/mm,Tc=440℃.该体系陶瓷具有较高的压电常数和比较大的平面机电耦合系数,是一种应用前景良好的压电铁电材料.     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备工艺技术研究进展

基于对人类生存环境的保护和发展环境友好型材料与电子产品的要求,铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3,简写为KNN)基无铅压电陶瓷由于其具有优越的电学性能和较高的居里温度而成为目前世界范围内压电铁电材料研究的热点之一。材料制备工艺技术在材料科学技术中占有极其重要的地位。结合国际无铅压电陶瓷的研究情况,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷烧结以及陶瓷织构化等制备工艺技术上研究的新进展并展望了其发展趋势。     

(Na0.5K0.5)NbO3基无铅压电陶瓷的研究

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能，已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷（Na0．5K0.5）NbO3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面，归纳和分析了（Na0．5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展，并对（Na0.5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．     

BNT-BT和BNT-BKT基无铅压电陶瓷研究进展

综述了Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3系和Bi0.5Na0.5TiO3-Bi0.5K0.5TiO3系无铅压电陶瓷的最新研究进展.总结了各种添加剂对这两种无铅压电陶瓷体系压电性能的影响机理和规律,介绍了当前以各种工艺对其微观结构和压电性能进行改进的研究成果,并展望了这两种无铅压电陶瓷体系的发展趋势.     

钙钛矿型铌酸盐系无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展

压电陶瓷材料与器件的研究开发极为重要.从发展角度看,无铅压电陶瓷材料与器件的研究是一项顺应"国际社会可持续发展要求"、符合"国家科学技术和经济发展目标"和"国际材料科学与工程发展趋势"、具有严酷竞争性和紧迫性、具有重大社会经济意义的研究课题.综合介绍了(K,Na)NbO3 (KNN)系钙钛矿型铌酸盐无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展,包括陶瓷材料的组分设计与温度稳定性、陶瓷材料的合成制备新技术等;概括总结了KNN系无铅压电陶瓷在器件上的一些应用;分析展望了KNN系无铅压电陶瓷及器件研究的发展趋势.     

(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.制备的(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构,室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变,显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异.与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比,(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低,烧结特性得到改善. (K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能,其中0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(x=0.06)陶瓷的压电常数d33达到205pC/N,机电耦合系数kp为40.3%,kt达到49.8%.     

(K_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Li_xNb_(1-y)Sb_yO_3系无铅压电陶瓷的弥散相变研究

采用传统陶瓷工艺制备了(K0.5 Na0.5)1-xLixNb1-ySbyO3(KNLNSx-y,x=0～10%(摩尔分数),y=2%～8%(摩尔分数))系无铅压电陶瓷,研究了Li+和Sb5+的取代对KNLNSx-y系材料的相变弥散性的影响.结果表明,在所研究的组成范围内,KNLN-Sx-y,陶瓷都形成了单一的钙钛矿结构,Li+和Sb5+蚪进入了KNN晶格形成固溶体;随着Li含量的增加,KNLNSx-5陶瓷四方-立方相变的弥散性有所减弱;随着Sb含量的增加,KNLNS2-y,陶瓷四方-立方相变的弥散性有所增强.采用修正的居里-外斯定律能够较好的描述KNLNSx-y陶瓷在高于居里温度情况下的介电常数与温度的关系;利用有序-无序理论对该介电弥散现象进行了解释.     

KNN基无铅压电陶瓷组分设计与相界构建研究进展

碱金属铌酸盐(KNN)系无铅压电陶瓷因其优异的压电介电性能,尤其是以准同型相界(MPB)或多晶型相界(PPB)附近优越的压电性能受到极为深入和广泛的研究。结合近年相关文献报导,综述了KNN基无铅压电陶瓷的组分设计和相界构建与性能调控的最新研究进展;概括总结了相界构建与组分的依赖关系;阐述了组分设计和相界构建在无铅压电陶瓷研究领域中的重要意义;分析并展望了相界构建在无铅压电陶瓷中的研究前景。     

溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,简写为NBT)基无铅压电陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而备受关注.综述了溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3粉体及制备出的陶瓷的结构和性能特点.总结了用溶胶-凝胶法制备压电和介电性能显著提高的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的研究进展.研究表明,溶胶-凝胶法在制备压电陶瓷方面具有均匀性好、纯度高,烧结温度低等优点.展望了该工艺的发展方向.     

沉积温度和退火处理对Ba0.5Sr0.5TiO3介电性能的影响

采用射频磁控溅射法在ITO/Corning1737玻璃基片上制备了用于无机EL绝缘层厚约700nm的Ba0.5Sr0.5TiO3介电薄膜,研究了沉积温度和退火处理对薄膜介电性能的影响.实验表明,随着沉积温度的升高,薄膜的介电常数、介电损耗、正反向漏电流密度增加,击穿场强下降.对于在500℃下沉积的薄膜在550～700℃、1.8×10-2Pa氧气氛中进行30min退火处理,结果发现在550℃和600℃下热处理介电损耗有所改善,其它参数都劣化;在650℃和700℃下热处理介电常数显著增加,其它性能都变差.     

锂离子电池正极材料LiCo0.5 Ni0.5 O2的颗粒生长研究

用高温固相反应合成了性能优良的LiCo0.5Ni0.5O2,并研究了合成过程中LiCo0.5Ni0.5O2的颗粒生长过程.LiCo0.5Ni0.5O2的粒径随预热温度、锂用量、焙烧温度和时间的增加而增加,不同合成条件下材料的粒径与生长时间呈对数线性关系.     

无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3无铅压电陶瓷,利用XRD,SEM 等测试技术分析表征了陶瓷的结构、表面形貌、介电、压电与铁电性能.结果表明:该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,KNbO3的引入使体系的居里温度和铁电-反铁电相变温度降低;随着钾含量的增加,KNbO3对体系性能的影响越明显.在室温下,该体系表现出良好的压电与铁电性能:压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到195pC/N和31.9%,陶瓷样品表现出明显的铁电体特征,剩余极化强度Pr达到34.8μC/cm2,矫顽场强Ec为3.2kV/mm.     

以Ni-Mn水滑石为前驱体制备LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2及锂过量对其性能的影响

以共沉淀法制得的前驱体与LiOH混合,在空气中800℃烧结12h得层状结构正极材料LiNi0.5Mn0.5O2X射线衍射结果表明,前驱体为层状镍锰水滑石结构;各LiNi0.5Mn0.5O2样品结晶完整但均有少量Li2MnO3杂质,且锂过量25%还有不明杂质生成.扫描电镜分析表明:前驱体为多孔隙的蜂窝结构;随着掺锂量的增加,LiNi0.5Mn0.5O2样品团聚加剧.电化学测试结果表明:在2.5～4.5V范围内,锂过量10%所合成样品首次放电容量最高,达181.2mAh/g;锂过量20%所合成样品循环性能最好,首次放电容量为172.8mAh/g,循环30次容量保持率为97.7%.     

正交试验辅助分析溶胶-凝胶法制备Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3粉体过程中的主导因素

以钛酸四丁酯、五水硝酸铋和无水乙酸钠为原料,用溶胶-凝胶法制备Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)细粉,通过XRD和TEM表征粉体的结构和形貌。采用正交试验法,分析了反应温度、溶液pH值、加水量对最终BNT粉体粒径的影响。结果表明,各因素对粉体晶粒尺寸影响的显著性水平由大到小依次为加水量溶液pH值反应温度;反应温度为60℃、溶液pH值为4.5、加水量为7.2mL的条件下制得粉体的平均晶粒尺寸约为200～350nm。     

熔盐电脱氧法制备La_(0.5)Ce_(0.5)Ni_5的研究

以烧结后的La2O3、CeO2、NiO混合物片体作为阴极,高密度碳棒作为阳极,在850℃的CaCl2熔盐中,采用恒电压电解,对La0.5Ce0.5Ni5三元合金进行了制备。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的分析结果表明,经1050℃烧结的混合氧化物,在3.1V工作电压下电解12h,可以得到海绵状La0.5Ce0.5Ni5三元储氢合金。不同时间电解后样品的XRD衍射图谱显示,电解过程是逐步进行的,NiO首先在电极上还原为Ni,然后LaOCl(由La2O3与CaCl2反应生成)和CeOCl(由部分还原的CeO2与CaCl2反应生成)在新生成的Ni表面还原并形成La0.5Ce0.5Ni5合金。Ni单质的存在很可能是由于生成的LaOCl和CeOCl部分溶解在熔盐中造成损失,使得Ni量多于化学计量比。     

Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3无陶瓷的制备与性能铅压电

采用传统的干压成型法制备了Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3无铅压电陶瓷，研究了不同K0.5Bi0.5TiO3含量对Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3陶瓷的微观结构与电性能的影响规律。结果表明，Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3无铅压电陶瓷随K0.5Bi0.5TiO3含量增加，晶格常数增大，密度减小，晶粒尺寸减小，压电常数先增大后减小，介电常数增大，介电损耗增加，机械品质因数下降，而居里温度不断升高，在200℃附近存在由铁电相向反铁电相转变的一个相变点，组分为0．84 Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3的陶瓷位于准同型相界附近，具有最佳的压电性能。     

球形LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2的合成及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni0.5-xCo2cMn0.5-xCO3（x=0.075,0.1,1/6）为前驱体合成了球形锂离子电池正极材料LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2（x=0.075,0.1,1/6）,研究了钴含量对LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2的物理性能和电化学性能的影响.SEM研究表明,球形LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2由许多一次颗粒构成,随着钴含量的增加,产物中一次颗粒增大.XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2均为具有层状结构的纯相物质.电化学性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着钴含量的增加,材料的充放电容量提高,且循环性能变好：0.2C倍率下、2.7～4.3V的电压范围内,LiNi0.425CO0.15Mn0.425O2的放电比容量为145mAh·g^-1、LiNi0.4CO0.2Mn（0.4）O2为150mAh·g^-1、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为158mAh·g^-1,循环50周期后LiNi0.425CO0.15Mn0.425O2和LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的容量衰减率在3%以内,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2容量无衰减.交流阻抗测试结果表明,随着钴含量的增加,材料阻抗值减小.