溶剂热法制备织构化Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷的关键参数研究

"该文是2011年的一篇自然科学论文，主要研究了溶剂热法制备织构化Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)无铅压电陶瓷的过程及其影响因素。实验中以Bi(NO3)3・5H2O和Ti片为原料，无水乙醇作为溶剂，通过调整NaOH浓度、[Bi3+]浓度、表面活性剂（聚乙二醇PEG）的添加量和溶剂类型，探讨了这些因素对BNT陶瓷晶粒物相、微观结构和成分的影响。" 在溶剂热法制备织构化Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷的过程中，有多个关键因素影响着材料的性能： 1. **NaOH浓度**：NaOH在这里起到了碱性环境的作用，参与反应并影响晶体的生长。研究表明，当NaOH浓度为1 mol・L-1时，可以获得理想的晶体结构和织构化效果。 2. **[Bi3+]浓度**：Bi3+离子的浓度对晶格的形成和晶体尺寸有着直接影响。实验指出，[Bi3+]浓度为0.1 mol・L-1时，BNT陶瓷的结晶效果最佳，可能是因为这种浓度下有利于均匀的晶体生长。 3. **表面活性剂(聚乙二醇PEG)**：PEG作为一种表面活性剂，可以控制晶粒的生长方向，促进定向排列，形成织构化的陶瓷。文中提到，PEG的加入量在1~6 mL范围内，可以促进织构化的形成，同时控制颗粒尺寸在10-20 μm之间。 4. **溶剂选择**：无水乙醇作为溶剂，其极性和挥发性对于晶体的成核和生长起着关键作用。特定的溶剂选择能够影响到反应速率和产物的形态。 通过对这些参数的精确调控，研究人员成功地制备出了具有取向性的织构化BNT陶瓷。这种织构化提高了陶瓷的压电性能，因为晶粒的定向排列可以增强电荷的传输和机械能量的转换效率，从而提升压电陶瓷的实用价值。 溶剂热法制备织构化Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷的研究揭示了工艺参数对材料性能的重要影响，为优化制备工艺提供了理论依据，也为无铅压电陶瓷的开发和应用提供了新的思路。这一研究对于理解无铅压电陶瓷的合成机理以及进一步提高其性能具有重要意义。