铌钽锑改性铌酸钾钠基压电陶瓷的性能研究

"铌钽锑改性铌酸钾钠基压电陶瓷的研究" 本文主要探讨了铌钽锑改性铌酸钾钠(Na0.52K0.48-x)(Nb0.95-xSb0.05)O3-xLiTaO3 (x=0.025-0.05)无铅压电陶瓷的制备工艺及其性能。研究团队来自合肥工业大学材料科学与工程学院电子陶瓷及器件研究所，由付健、吕丹亚、刘义和左如忠共同完成。文章指出，通过传统烧结技术成功制备了这一系列无铅压电陶瓷，并对其相结构、显微结构以及介电、压电特性进行了深入研究。 实验结果显示，所有研究样本均呈现出单一的钙钛矿结构，LiTaO3的含量变化会影响陶瓷的相变温度。随着LiTaO3含量的增加，正交-四方结构相变温度下降，而四方-立方结构相变温度上升，找到一个最佳组成比例0.0375<x<0.0425，此区间内正交相-四方相准同型相界得以稳定。 陶瓷的介电性能和压电性能与成分比例紧密相关。当x=0.0425时，陶瓷展现出最佳性能：介电常数ε33T达到1780，压电应变常数d33为321 pC/N，机电耦合系数kp为0.52，同时居里温度高达315℃。这些特性使得这种无铅压电陶瓷具有较高的应用潜力，可应用于传感器、驱动器和换能器等电子设备。 当前，由于环保需求，无铅压电陶瓷的研发备受关注。尽管(Na,K)NbO3 (NKN)基压电陶瓷因其高居里温度和大机电耦合系数等优点被视为铅基压电陶瓷的理想替代品，但纯NKN材料的烧结难度和较低的压电性能限制了其广泛应用。近年来，通过锂、钽和锑掺杂的方式改进NKN基陶瓷，既改善了烧结性，又提升了压电性能，使之成为研究热点。 研究表明，Li、Ta和Sb在NKN陶瓷中的掺杂起到了积极作用，它们分别通过不同的方式提高了材料的电性能。具体作用机制可能包括改变晶体结构、优化晶粒尺寸和晶界分布，以及调整电荷迁移率等。这一发现为设计和优化无铅压电陶瓷提供了新的思路，有助于推动无铅压电材料在电子工业中的实际应用。