PMN-PNN-PZT四元系压电陶瓷的准同型相界优化性能研究

PMN-PNN-PZT四元系压电陶瓷是一种高性能的复合材料，在电子功能材料领域展现出了巨大的潜力。本研究由刘培祥、孙清池等人进行，他们关注的重点在于这种材料在准同型相界（MPB）处的压电介电性能。准同型相界是指材料组成变化时，存在多种相结构共存的区域，其中微小的成分变化可能导致相结构的转换，进而显著提升晶体的可畸变性和极化能力。 研究发现，当Ti含量处在0.370和0.374的狭窄区间内，PMN-PNN-PZT体系接近于准同型相界，此时材料表现出优异的特性。特别地，当Ti含量为0.373，烧结温度为1180℃时，压电陶瓷的性能达到了最佳状态，如压电常数d33达到537×10^-12 C/N，介电常数比（εT33/ε0）高达3384，机械品质因数kp为0.57，机电耦合效率Qm为114。这使得该材料不仅具有高介电常数，适合于高频应用，而且具有良好的机电转换性能，对于压电换能器和压电驱动器的需求能够有效满足。 Pb(MN1/3Nb2/3)O3-Pb(ZrTi)O3和Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(ZrTi)O3这两种三元系材料分别代表了“硬性”和“软性”特性，它们的结合形成PMN-PNN-PZT四元系统，进一步提升了材料的综合性能，包括高压电性能和较低的烧结温度，这对于压电陶瓷技术的发展具有重要意义。 因此，研究准同型相界下的PMN-PNN-PZT四元系压电陶瓷不仅有助于我们深入理解材料的内部结构与性能之间的关系，也为优化材料设计、开发新型压电器件提供了宝贵的科学依据。未来，通过精确控制成分和工艺条件，有望实现更高性能的压电陶瓷，推动相关领域的技术进步。