无铅压电陶瓷(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaNb2O6的热学与压电性能探究

"(1-x)(Bi0.5Na0.5)TiO3-xBaNb2O6无铅压电陶瓷的研究" 这篇2013年的论文详细探讨了无铅压电陶瓷材料——(1-x)(Bi0.5Na0.5)TiO3-xBaNb2O6（简称BNTBN-x）的热学性质和压电性能。无铅压电陶瓷是环保要求下的新型材料，因其不含铅，避免了传统含铅压电材料对环境的污染。研究中，科学家们采用了传统的陶瓷制备工艺来制备这种材料，通过调整BaNb2O6的含量，探索其对材料性能的影响。 首先，通过对样品进行差示扫描量热法（DSC）测试，确定了陶瓷的最佳预烧温度为850℃，烧结温度为1180℃。这些关键参数对于确保陶瓷的结构完整性和性能至关重要。 X射线衍射（XRD）分析显示，所有在850℃下合成的陶瓷样品都呈现单一的钙钛矿结构，这是压电陶瓷的一种理想结构，表明材料的晶体结构稳定。其中，O.96(Bi0.5Na0.5)TiO3-O.14BaNb2O6的粉末在该温度下形成，揭示了良好的相纯度。 论文进一步指出，随着BaNb2O6含量的增加，材料经历了由典型铁电体向弛豫铁电体的转变。这是一个重要的发现，因为这种转变通常与材料的电畴行为和介电响应有关。在弛豫铁电体中，电畴结构的动态行为导致材料表现出非典型的介电性能。这一变化归因于A位离子空位的存在，这些空位影响了晶格的电荷分布和电偶极子的排列。 此外，研究还发现，BNTBN-x陶瓷的矫顽场随着BaNb2O6含量的增加而降低。矫顽场是衡量磁化强度恢复到零所需外磁场大小的指标，在压电陶瓷中，它反映了材料消除剩余极化的难易程度。矫顽场的降低可能意味着陶瓷在应用中的退极化更容易，这可能有助于优化器件的设计和性能。 这项研究为理解和改进无铅压电陶瓷的性能提供了重要见解，对于开发高性能、环保的电子设备元件具有实际意义。通过调控材料组成，可以优化其热学和压电特性，以适应各种应用场景的需求。这不仅对于压电陶瓷材料的基础研究具有价值，也为未来无铅压电技术的实际应用铺平了道路。