新型掺锰(Bi0.5Na0.5)(Ba0.5Sr0.5)0.06TiO3)无铅压电陶瓷的结构与性能优化

本研究论文探讨了掺锰改性的(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06TiO3无铅压电陶瓷的微观结构及其铁电性能。作者尹奇异、朱建国、余萍和肖定全利用传统的制备工艺，通过将不同比例的MnO2（锰氧化物）引入到(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06TiO3基体中，旨在开发一种环保且性能优越的新型压电材料。 研究的重点在于考察了随着MnO2含量的变化，对陶瓷的晶体结构、表面形态、压电介电性能的影响。实验结果显示，这种新型陶瓷显示出四方相的单一钙钛矿结构，表现出良好的铁电特性，如压电常数d33达到101Pc/N，机电耦合系数kp为0.21，机械品质因素Qm高达192，介质损耗极低，仅为0.0217。烧结条件下的1200℃和2小时能够确保得到致密的陶瓷体。 值得注意的是，MnO2的添加对晶粒生长有调控作用，适量的Mn元素可以减小晶粒尺寸并使其分布更加均匀。相比之下，过量的Mn会导致晶粒增大，这可能影响最终产品的性能。此外，由于关注环保问题，文中提到传统的含铅压电陶瓷材料存在环境污染风险，而BNT（钛酸铋钠）因其优异的铁电压电性、低烧结温度和潜在的无铅替代特性，成为研究的焦点。 这篇论文不仅提供了关于掺锰改性(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06TiO3无铅压电陶瓷的制备方法和性能数据，还强调了在追求高性能的同时，对环保可持续发展的考量。这对于推动无铅压电陶瓷技术的发展和减少铅污染具有重要意义，是材料科学领域的一个重要研究进展。