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晶粒尺寸法提高无铅BCZT介电性能的铁电陶瓷
价格: ¥20,000.00
成果转化类型: 军转民
成果类型: 实用新型
所属行业: 无机非金属材料 电子元器件
成 熟 度: 可以量产
技术水平:
合作方式: 完全转让
实现生产预计需投入: 200
产品预期成本: 100
关键词: 无铅;BCZT;铁电体;介电材料;弛豫材料;微结构


无铅Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3(BCZT)陶瓷以其优异的介电性能、铁电性能和压电性能而备受关注。为了解平均晶粒尺寸和晶粒尺寸分布对无铅Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3(BCZT)铁电弛豫器介电性能的影响,提出了一种新颖的方法。采用表面活性剂辅助溶剂热法结合1250℃低温常规烧结,设计了三种平均晶粒尺寸不同、晶粒尺寸分布不同的高密度BCZT。通过对晶粒尺寸和致密化过程的控制,获得了显著的介电性能的提高。测量的介电常数为5370~9646,介电损耗提高70%。令人惊讶的是,证明了平均晶粒尺寸与介电性能之间存在明确的联系。事实上,发现高密度的细化晶粒的存在会导致电介质的改善。

由于致密化的增强而导致的性能。这项工作可为设计具有增强性能的铁电材料提供新的策略。

近年来,由于无铅铁电陶瓷的无毒特性,无铅铁电陶瓷的开发受到了广泛的关注[1,2]。在这类生态友好陶瓷中,具有钙钛矿结构(ABO3)的钛酸钡(BaTiO3)以其优异的介电性能和压电性能[3,4]得到了广泛的研究。然而,与(PZT)等铅基钙钛矿陶瓷相比,纯BaTiO3具有相对低的介电常数(εr)压电系数(d33)[5]。为了克服这一缺陷,许多努力集中在修改钛酸钡掺杂策略(6 - 8)。例如,Ca2+和Zr4+可以分别引入BaTiO3的晶格中,以取代Ba2+和Ti4+[9-11]。刘和X.Ren[12]报道了0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3的非铅陶瓷,其εr极高_18,000,d33为620pC/N。实现高介电和铁电性能的基本途径不可避免地依赖于将材料的组成放置在MPB附近[13,14]。

任何材料的微观结构和性能之间存在着明确的关系,直接影响其性能。因此,通过广泛理解晶粒尺寸的重要作用,可以容易地提高无铅陶瓷在形态相界(MPB)[15-17]处的铁电性能和介电性能。H. L. Sun等人。[5]报道了常规固相反应制备的Ba0.85Ca0.15Ti0.90Zr0.10O3陶瓷,在烧结温度从1320℃提高到1560℃,停留时间为2h时,晶粒尺寸、相变和压电性能的关系。t 1480°C/2h具有最佳的压电性能,这与室温附近晶粒尺寸最大、菱形-四方相变更显著有关[5]。详细研究了各种工艺参数,包括Ba(Zr,Ti)O3/(Ba,Ca)TiO3的配比、烧结条件、煅烧陶瓷粉末的粒度、结构和微观结构(如相、晶格参数、密度和)


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