本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷光流明性能研究　出處：《浙江師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近些年來,隨著日益嚴重的環(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使得它們很難在實際應(yīng)用中取代PZT-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Pr摻雜量為0.3%時,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11.46 μC/cm2提高了13.75 μC/cm2)。當三價的Pr3+不等價替換一價的(K0.5Nao.s)+后,為了保持電中性,A位會產(chǎn)生空穴,這就會減少材料的內(nèi)應(yīng)力,使得電疇運動更容易,最終導(dǎo)致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,光流明強度提高了～30%。這可能的原因是稀土離子的發(fā)光強度對晶體結(jié)構(gòu)非常敏感,而壓電鐵電極化處理會使稀土Pr離子周圍晶格環(huán)境對稱性降低,從而使得材料光流明強度的提高。(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。Ⅰ.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y=0.5時,K1-yNayNbO3:0.4%Eu壓電陶瓷陶瓷具有最優(yōu)的壓電和鐵電性能。而材料的光流明強度(615nm和393nm)隨y的增加,先減小后增大,在y=0.50時取得最小值。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(準同型相界)時出現(xiàn)了由正交相到四方相的相變。當z從0增加至0.07時,位于603nnm和650nm處的光流明強度先增加后減小,在z=0.05時獲得最大值�；诒狙芯拷Y(jié)果,有望發(fā)展一種新的檢測壓電材料結(jié)構(gòu)相變尤其是準同型相界附近相變的技術(shù)----光流明檢測結(jié)構(gòu)相變。該技術(shù)具有非接觸測量、響應(yīng)快、操作簡單等優(yōu)點。.
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM282

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