钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷场致应变性能研究

作者：杨慧平; 周学凡; 方豪杰; 张晓云; 罗行; 张斗^*

来源：无机材料学报, 2022, 37(06): 603-610.

• 钛酸铋钠
• 无铅铁电陶瓷
• 场致应变
• 弛豫态

钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)作为典型的钙钛矿型弛豫铁电体,具有超高的场致应变,是最有希望代替铅基体系的无铅压电体系之一。与铅基陶瓷相比, BNT基陶瓷具有驱动电压较高、迟滞较大以及温度稳定性差等劣势。为了优化无铅驱动器的应变性能,本研究采用固相反应法制备(1–x){0.76(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.24SrTiO3}-xNaNbO3(BNTST-xNN, x=0～0.03)无铅铁电陶瓷。结果表明,当x=0.01时,该陶瓷在较低电场(E=4 kV/mm)下的应变值可达到0.278%,等效压电系数d*33高达695 pm/V。此时,陶瓷处于非遍历/遍历弛豫相界处,电场诱导弛豫–铁电相变导致大场致应变。与x=0.01相比, x=0.02时应变值为0.249%,略微下降,但迟滞却降低至43%。此外,该应变在25～100℃温度范围内维持稳定。本研究表明,在BNT基陶瓷中固溶SrTiO3和NaNbO3组元可以提高场致应变值,同时维持较低的驱动电场和良好的温度稳定性,可用于压电驱动器研制。

• 单位
  湖南省美程陶瓷科技有限公司; 粉末冶金国家重点实验室; 中南大学