Please wait a minute...
图/表 详细信息
相界工程和畴工程调控(1-x)(0.8PZT-0.2PZN)-xBZT陶瓷的压电性能
陈相杰, 李玲, 雷添福, 王佳佳, 汪尧进
无机材料学报    2025, 40 (6): 729-734.   DOI:10.15541/jim20240463
摘要   (249 HTML3 PDF(pc) (4646KB)(74)  

Pb(Zr,Ti)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(PZT-PZN)基陶瓷作为重要的压电材料, 在传感器和执行器等领域具有广泛应用, 优化其压电性能一直是研究热点。本研究旨在通过相界工程和畴工程调控与优化(1-x)[0.8Pb(Zr0.5Ti0.5)O3- 0.2Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]-xBi(Zn0.5Ti0.5)O3((1-x)(0.8PZT-0.2PZN)-xBZT)陶瓷的压电性能, 利用不同手段详细表征陶瓷样品的晶相结构和微观形貌。结果显示, 所有样品均具有纯钙钛矿结构, 且加入BZT使晶粒尺寸逐渐增大。研究发现, 加入BZT使陶瓷样品从准同型相界(MPB)向四方相发生变化, 这种相变对于优化压电性能至关重要。通过调控BZT的含量, 精确控制相界位置, 可以优化压电性能。畴结构是影响压电性能的关键因素之一。通过畴工程手段, 优化晶粒尺寸和畴尺寸等, 显著提高了陶瓷样品的压电性能。具体而言, 当x=0.08时, 压电常数d33(320 pC/N)和机电耦合系数kp(0.44)达到最大。结合实验结果和理论分析, 探讨了相界工程和畴工程对压电性能的影响机制, 研究发现加入BZT不仅促进了晶粒生长, 还优化了畴结构, 使得极化反转过程更加容易进行, 从而提高了压电性能。这些研究成果不仅为高性能压电陶瓷的设计提供了新思路, 还为相关电子器件的研制奠定了理论基础。


View image in article
Fig. 4 P-E hysteresis loops (a), J-E curves (b) and variation trends of the remnant polarization Pr and coercive field Ec (c) for (1-x)(0.8PZT-0.2PZN)-xBZT ceramics at room temperature
Colorful figures are available on website
本文的其它图/表