Mn掺杂BNKT18无铅压电陶瓷：结构与性能优化

"Mn掺杂Bi0.5（Na1-xKx）0.5TiO3无铅压电陶瓷结构和性能的研究" 本文详细探讨了Mn掺杂的Bi0.5（Na1-xKx）0.5TiO3（BNKT）无铅压电陶瓷的制备方法、结构特性以及性能表现。这项研究由范桂芬、汤艳琴等学者进行，主要关注无铅压电陶瓷这一环保且具有潜在应用价值的领域。论文指出，La2O3和MnCO3的协同掺杂对于BNKT18陶瓷的结构和性能有显著影响。 实验中，研究团队采用了传统的陶瓷工艺来制备La2O3和MnCO3掺杂的BNKT18陶瓷样品。X射线衍射（XRD）分析显示，这种掺杂导致陶瓷呈现三方-四方共存的结构。通过X射线光电子能谱（XPS）测试，发现Mn在BNKT18+0.5La陶瓷中的主要氧化态为+2和+3。Mn的低价态能够替代高价态的Ti，这在晶格中产生了氧空位，有助于在烧结过程中促进物质的传质，从而降低了烧结温度。 Mn的掺杂对陶瓷的性能有显著提升。适量的Mn掺杂能增加陶瓷的机电耦合系数（kp）和压电系数（d33），同时减少机械损耗和介电损耗。这表明Mn掺杂有助于优化陶瓷的压电转换效率和稳定性。此外，它还能提高去极化温度，使得陶瓷在更宽的温度范围内保持良好的压电性能。在特定的掺杂量（0.3wt%）下，陶瓷表现出最优性能：kp达到0.34，d33为158 pC/N，品质因数Qm为291。 论文的关键词包括钛酸铋钠、无铅压电陶瓷、压电性能和微观结构。这些关键词突出了研究的核心内容，即通过对无铅压电陶瓷成分的调控，改善其压电和介电性能，以及理解这种改性对微观结构的影响。 这项研究为无铅压电陶瓷的研发提供了新的视角，尤其是在寻找高性能、环境友好的替代材料方面。Mn掺杂技术为优化BNKT系列陶瓷的性能开辟了新路径，对于推动压电材料在能源转换、传感器和执行器等领域的应用具有重要意义。