二次烧结提升KNN-LS-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3无铅压电陶瓷性能

"二次烧结对KNN-LS-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3无铅压电陶瓷性能的影响 (2012年) - 工程技术 论文" 这篇论文主要探讨了二次烧结工艺对xBi(Mg0.5Ti0.5)O3-0.95K0.5Na0.5NbO3-0.05LiSbO3（xBMT-KNN-LS）无铅压电陶瓷性能的显著影响。无铅压电陶瓷是一种环保型材料，它在许多电子和能源转换应用中替代了含铅的传统压电材料，例如PZT等。KNN-LS-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3体系是其中一种重要的无铅压电陶瓷配方，旨在提供优异的压电性能和较低的介电损耗。 传统的固相烧结法通常用于制备压电陶瓷，这种方法包括将粉末混合、成型和高温烧结以形成致密的陶瓷结构。在本研究中，通过这种方法得到的xBMT-KNN-LS陶瓷表现出的性能为压电常数d33为220 pC/N，平面机电耦合系数kp为39.6%，介电损耗tanδ为6.38%。这些参数是评估压电陶瓷性能的关键指标，d33表示单位应变下的电荷产生能力，kp衡量了陶瓷在平面方向上的电能与机械能转换效率，而tanδ则反映了材料在交流电场中的能量损失。 然而，通过引入二次烧结工艺，作者发现陶瓷的性能得到了显著提升。二次烧结是指在第一次烧结后进行第二次低温或长时间的烧结处理，以进一步优化微观结构，减少缺陷，提高晶粒间的连接，从而改善材料的整体性能。在本研究中，经过二次烧结的xBMT-KNN-LS陶瓷表现出的最佳性能为d33提升至254 pC/N，kp下降至37.8%，但介电损耗tanδ降低到4.81%。尽管kp有所降低，但d33的显著提升和tanδ的明显减小表明二次烧结工艺对改善压电性能有积极效果，尤其是在减少能量损耗方面。 压电陶瓷的性能取决于其微观结构，包括晶粒大小、晶界性质以及相分布。二次烧结可能通过促进晶粒生长、减少晶界数量或改变晶界性质来优化这些因素。在实际应用中，高d33值意味着更强的压电响应，而低tanδ则代表更低的热损耗，这对于传感器、执行器和其他电声换能器的效率至关重要。 该研究展示了二次烧结技术在无铅压电陶瓷领域的潜力，对于优化无铅压电材料的性能，满足环保和性能需求具有重要意义。这种工艺改进可能会推动未来压电陶瓷在绿色电子设备、微电子机械系统（MEMS）、声纳和超声波技术等领域的广泛应用。