无铅压电陶瓷BNKT-BCx研究：BiCrO3影响与电性能优化

"铋基无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的微观组织与电性能 (2009年)" 这篇论文深入探讨了一种新型的无铅压电陶瓷材料——(1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xBiCrO3（简称BNKT-BCx），其中BiCrO3是作为添加剂引入的。这种材料的制备采用了传统的陶瓷工艺，旨在研究Bi基铁电体BiCrO3如何影响BNKT-BCx陶瓷的晶体结构和压电介电性能。 研究发现，在添加BiCrO3的摩尔分数x处于0到0.02的范围内，陶瓷材料的主晶相保持为纯钙钛矿固溶体，即晶体结构未发生显著变化。然而，当x超过0.02时，材料的晶体结构发生变化，由三方和四方结构共存转变为伪立方结构，同时观察到了明显的第二相形成。这种结构变化对材料的性能产生了直接影响。 在电性能方面，当x=0.015时，测得的压电常数d33达到168pC/N，显示出良好的压电响应。此外，当x=0.01时，材料的机电耦合系数kp达到0.32，这是该体系中的最大值，表明在这个成分比例下，材料的电能转换效率最高。 随着BiCrO3含量的增加，陶瓷的介电特性也发生了变化。低温介电异常峰的位置向低温方向移动，而高温介电异常峰则向高温方向移动，这暗示了反铁电相区域的扩大。同时，材料的弥散指数也随之增加，这可能与晶界和相分布的变化有关，影响了电荷的传播和存储。 这项研究揭示了BiCrO3在BNKT-BCx陶瓷中的作用，不仅影响了材料的晶体结构，还显著改变了其压电和介电性能。这些发现对于开发高性能的无铅压电陶瓷材料具有重要的指导意义，特别是在环保要求日益严格的背景下，无铅压电陶瓷作为铅基压电陶瓷的替代品，其研究和应用越来越受到关注。通过调整BiCrO3的比例，可以优化材料的性能，满足不同应用领域的需求。