铌铁酸锶-钛酸铅铁电陶瓷的性能研究：合成与影响因素

"铌铁酸锶-钛酸铅铁电固溶体的合成与性能研究 (2010年)" 这篇论文探讨了一种特殊的铁电材料——(1-x)Sr(Fe1/2Nb1/2)O3-xPbTiO3（简称SFN-PT）陶瓷的制备方法和其电学特性。该材料属于铁电固溶体，是由铌铁酸锶（SFN）和钛酸铅（PT）混合而成，通过铌铁矿预合成法制备。这种工艺有助于确保最终产物具有纯净的钙钛矿结构。 论文指出，随着PbTiO3（PT）在固溶体中的摩尔分数增加，SFN-PT陶瓷的晶体结构会发生变化，由三方相转变为四方相。这一转变对材料的介电性能有显著影响。在这一过程中，材料的介电响应变得更加尖锐，即介电常数的峰值温度（Tm）升高，这意味着材料的电荷存储和释放能力增强。 值得注意的是，论文还提到了掺杂对于改善材料性能的作用。少量的MnO2或Li2CO3掺杂能够有效降低SFN-PT陶瓷的介电损耗，这在电子设备中是至关重要的，因为低损耗意味着更高的能量效率。此外，这种掺杂还能显著降低矫顽场，提高剩余极化强度，这直接影响到铁电材料的储能和记忆功能。 SFN-PT陶瓷展现出典型的P-E电滞回线，这是一种铁电材料的基本特征，表明材料具有可逆的极化-去极化响应。然而，未掺杂的材料具有较低的剩余极化强度，这意味着其在实际应用中的储能能力有限。而MnO2或Li2CO3的掺杂可以改善这一状况，提高其在电容器等应用中的性能。 此外，论文还讨论了SFN-PT陶瓷的压电性能。压电常数d33表示材料在电场作用下形变的能力，该值在10-22pC/N之间变化，表明其压电效应较弱，但仍然可以根据不同的组成进行调整以适应特定的应用需求。 这篇论文深入研究了SFN-PT铁电固溶体的合成工艺及其电学性质，特别是如何通过掺杂来优化其介电和压电性能，对于设计高性能的铁电陶瓷材料具有重要参考价值。这些发现可能对电子器件、传感器和能源存储技术等领域产生积极影响。