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文檔簡介
1、近些年來,隨著日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和人類健康問題,環(huán)境友好型的無鉛壓電陶瓷引起了人們廣泛的關(guān)注。K0.5Na0.5NbO3(d33~80 pC/N,Tc~420℃)基無鉛壓電陶瓷由于其較高的壓電系數(shù)和居里溫度而被認(rèn)為是最有希望取代含鉛陶瓷的材料之一。但是相比較以Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT-5H)(壓電系數(shù)d33~593 pC/N)為代表的傳統(tǒng)的壓電陶瓷而言,無鉛壓電陶瓷較低的壓電常數(shù)d33使得它們很難在實(shí)際應(yīng)用中取代PZ
2、T-5H。通過稀土摻雜往往不僅可以提高無鉛陶瓷的壓電/鐵電性能,而且還使其具有光流明特性。因此,本文主要研究了稀土摻雜的KNN基無鉛陶瓷的壓電/鐵電及光流明特性,研究的主要內(nèi)容如下:
(1)研究了稀土Pr3+摻雜對K0.5Na0.5NbO3無鉛壓電陶瓷的壓電鐵電性能的影響。
通過高溫固相法制備了不同稀土摻雜濃度的K0.5Na0.5NbO3∶xPr(x=0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)無鉛壓電陶
3、瓷。研究發(fā)現(xiàn),稀土摻雜可以明顯提高KNN無鉛壓電陶瓷的壓電鐵電性能。當(dāng)Pr摻雜量為0.3%時(shí),K0.5Na0.5NbO3∶xPr陶瓷的壓電系數(shù)d33提高了~25%(從86.6pC/N提高了108.4pC/N),剩余鐵電極化也提高了~20%(從11.46μC/cm2提高了13.75μC/cm2)。當(dāng)三價(jià)的Pr3+不等價(jià)替換一價(jià)的(K0.5Na0.5)+后,為了保持電中性,A位會(huì)產(chǎn)生空穴,這就會(huì)減少材料的內(nèi)應(yīng)力,使得電疇運(yùn)動(dòng)更容易,最終導(dǎo)致
4、材料壓電性能的提高。
(2)研究了壓電鐵電極化對K0.5Na0.5NbO3∶xPr無鉛壓電陶瓷光流明特性的影響。
對材料進(jìn)行壓電鐵電極化處理后發(fā)現(xiàn),K0.5Na0.5NbO3∶xPr無鉛壓電陶瓷的光流明特性有很大的提高。K0.5Na0.5NbO3∶0.3%Pr樣品極化處理后,光流明強(qiáng)度提高了~30%。這可能的原因是稀土離子的發(fā)光強(qiáng)度對晶體結(jié)構(gòu)非常敏感,而壓電鐵電極化處理會(huì)使稀土Pr離子周圍晶格環(huán)境對稱性降低,從而使得
5、材料光流明強(qiáng)度的提高。
(3)研究了稀土摻雜鈮酸鉀鈉基陶瓷發(fā)光性能隨組分的變化并將其用于壓電陶瓷相變監(jiān)測。
?、?研究了NaNbO3含量對0.4%稀土Eu3+摻雜的K1-yNayNbO3(y=0.42~0.56)陶瓷的壓電和光流明性能的影響。當(dāng)y=0.5時(shí),K1-yNayNbO3∶0.4%Eu壓電陶瓷陶瓷具有最優(yōu)的壓電和鐵電性能。而材料的光流明強(qiáng)度(615nm和393nm)隨y的增加,先減小后增大,在y=0.50時(shí)取得
6、最小值。
Ⅱ.通過高溫固相法制備了稀土Pr3+摻雜的無鉛壓電(1-z)K0.5Na0.5NbO3-zLiNbO3∶Pr(z=0-0.07)陶瓷。XRD結(jié)果表明,隨著z的增加,在z=0.05(準(zhǔn)同型相界)時(shí)出現(xiàn)了由正交相到四方相的相變。當(dāng)z從0增加至0.07時(shí),位于603nm和650nm處的光流明強(qiáng)度先增加后減小,在z=0.05時(shí)獲得最大值。
基于本研究結(jié)果,有望發(fā)展一種新的檢測壓電材料結(jié)構(gòu)相變尤其是準(zhǔn)同型相界附近相變
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