發(fā)布時(shí)間：2021-07-11 13:31

　　透明壓鐵電陶瓷具有良好的壓、鐵電性能,還表現(xiàn)出高的透明性和優(yōu)異的電光效應(yīng),在光存儲(chǔ)、光調(diào)制器、電控光閥、圖像處理等光電領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,是未來計(jì)算機(jī)技術(shù)、光通訊技術(shù)和國防軍事應(yīng)用開發(fā)中的關(guān)鍵材料。無鉛KNN基壓電陶瓷具有超高的壓電性能,是最有希望的候選材料之一,而提高其透過率是目前需解決的主要問題。研究表明,當(dāng)陶瓷晶粒尺寸減小到亞微米、納米級(jí)時(shí),陶瓷的透過率明顯提高,但其壓電性能顯著降低,甚至喪失。因此,KNN基透明鐵電陶瓷透過率與壓電性能這一矛盾是制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。針對(duì)上述問題,本論文主要通過化學(xué)組分設(shè)計(jì)制備了 KNN基透明陶瓷,研究了氣孔散射和晶界處雙折射等對(duì)透過率的影響,揭示了其透明機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,通過微觀結(jié)構(gòu)（如晶粒尺寸、氣孔）和相結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),協(xié)同調(diào)控透過率和壓電性能,為實(shí)現(xiàn)KNN基透明鐵電陶瓷的多功能化提供新思路。全文主要結(jié)論如下:（1）基于實(shí)驗(yàn)和第一性原理計(jì)算相結(jié)合,系統(tǒng)研究了純KNN陶瓷相結(jié)構(gòu)特性及Bi離子摻雜對(duì)其透過率的調(diào)控作用。實(shí)驗(yàn)表明,室溫下純KNN陶瓷為正交相,與計(jì)算結(jié)果一致。理論計(jì)算結(jié)果表明,三方（四方）相的總能量與正交相的非常接近,意味著其正交相容... 

【文章來源】：陜西師范大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－３?ＡＢ０３型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基元??

接而成，Ａ離子填充在［Ｂ０６］八面體的空隙內(nèi)。Ａ、Ｂ離子的配位數(shù)分別為１２和６。??鈣鈦礦鐵電體的自發(fā)極化主要來源于Ｂ離子偏離八面體中心的運(yùn)動(dòng)。??鈣鈦礦結(jié)構(gòu)在高溫時(shí)為立方晶系，溫度降到某個(gè)特定值，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變??導(dǎo)致對(duì)稱性下降。若在一個(gè)軸向發(fā)生畸變時(shí)，由立方晶系變?yōu)樗姆骄担蝗粼趦??個(gè)軸向發(fā)生畸變，變?yōu)檎痪担蝗粼谥獙?duì)角線方向發(fā)生畸變，則變?yōu)槿骄怠??由于這些畸變，許多鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶體會(huì)產(chǎn)生自發(fā)極化而成為鐵電體［１（）］。??Ｍｉｃｒｏ?Ｍｅｓｏ?Ｍａｃｒｏ??圖１－４鐵電陶瓷中的晶粒和電疇ｍ］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ?ｂｅｈａｖｉｏｒ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｅｒａｍｉｃ［１１］??陶瓷是由許多隨機(jī)取向的晶粒組成，而每個(gè)小晶粒又包含多個(gè)電疇，如圖１－４??所示［１１］。鐵電陶瓷雖然存在自發(fā)極化，但各晶粒間自發(fā)極化方向混亂，因而不顯??示極性。就是說，鐵電陶瓷只有預(yù)先經(jīng)強(qiáng)直流電場(chǎng)處理，使陶瓷中的電疇沿電場(chǎng)??方向取向排列（極化），才能具有壓電性，這類陶瓷統(tǒng)稱為壓電陶瓷。??１．２．２鈣鈦礦型無鉛壓電陶瓷的簡介??目前，無鉛壓電陶瓷材料主要包括興鈦礦結(jié)構(gòu)、鶴青銅結(jié)構(gòu)和秘層狀結(jié)構(gòu)的??壓電陶瓷。ＢａＴｉ０３（ＢＴ）基壓電陶瓷，ＢｉＱ．５Ｎａ〇．５Ｔｉ０３（ＢＮＴ）基壓電陶瓷和（Ｋ，Ｎａ）Ｎｂ〇３??（ＫＮＮ）基壓電陶瓷均為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。這主要介紹鈣鈦礦型無鉛壓電陶瓷。??８＆丁丨０３是最早于１９４６年發(fā)現(xiàn)并商用化的壓電陶瓷。降溫過程中，在１２０?°Ｃ??處發(fā)生立方（ｍ３ｍ）順電到四方（４ｍｍ）鐵電相變，繼續(xù)降溫，在５?°Ｃ和－９０?°Ｃ??處分別發(fā)生四方（４ｍｍ）—正

?〇?；?ｉ?？？?ｉｆ＇ｉ、?？??ｕ?Ｊ５Ｏ０．?Ｒｈｏｍｂ?ｊ?Ｏｒｔｈ?ｊ?Ｔｅｔｒ?，?ＣｕｂＫ：?？????，一＂■一－＂??ｆ?；?＾?？．?／?＞？?－?ｆｏ，?＾Ｏ－；?，３＊＊?？?Ｗ＞??°?？？－?．?ｉ?．．＿＿＿＿＿?＞Ｔ???－？〇〇?－Ｗ?Ｏ?０＞?ｔＭ?Ｘ？?（ＣＯ?ＴＯＯ?０，０？？？０?於?＊０？＊ＯＷ？＊４Ｗ９＊ｉ００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（＾）?ｎ＾ｃ〇，ｃｍ〇ｓ＊％＞?Ｎａ，＊＞０？??圖１－５?（ａ）?ＫＮｂ０３的介溫譜圖；和（ｂ）?ＫＮｂ０３－ＮａＮｂ０３二元固溶體的相圖［３Ｇ，３１］??Ｆｉｇ．?１－５?（ａ）?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｎｓｔａｎｔ?ｏｆ?ＫＮｂ〇３；?ａｎｄ?（ｂ）?Ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ??ＫＮｂ〇３－ＮａＮｂ〇３?ｐｓｅｕｄｏｂｉｎａｒｙ?ｓｏｌｉｄ?ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ＾３０．３１］??（Ｋ，Ｎａ）Ｎｂ〇３是由鐵電體ＫＮｂ０３和反鐵電體ＮａＮｂ〇３形成的二元無限固溶體。??降溫過程中，與ＢａＴｉＣｂ相變過程類似：立方（ｍ３ｍ）?—？四方（４ｍｍ）?—？正交（ｍｍ２）??—三方（３ｍ），如圖１－５所示［３Ｇ’３１］。在上世紀(jì)５０年代，Ｅｇｅｒｔｏｎ和Ｄｉｌｌｏｎ首次報(bào)??道了（Ｋ，Ｎａ）Ｎｂ〇３陶瓷的介電、壓電性能；并發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ｋ／Ｎａ比例在１：１附近時(shí)具有最??優(yōu)的壓電性能：必３約為８０ｐＣ／Ｎ和機(jī)電耦合系數(shù)知約為０．３４［３２，３３］。隨后，Ｅｇｅｒｔｏｎ??等人又采用熱壓的方法制備了?ＫＧ．５Ｎａ〇．５Ｎｂ０３陶瓷，壓電性能（＊３?＝?１６０?ｐＣ／

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]透明陶瓷——無機(jī)材料研究與發(fā)展重要方向之一[J]. 江東亮.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2009(05)
[2]激光陶瓷中的缺陷(一)[J]. 馮錫淇.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2006(11)
[3]透明陶瓷材料現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 吉亞明,蔣丹宇,馮濤,施劍林.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2004(02)

博士論文
[1]鈦酸鉍鈉基壓電陶瓷的電致應(yīng)變及電致伸縮特性研究[D]. 吳磊.南京大學(xué) 2018
[2]鈮酸鉀鈉基無鉛陶瓷的壓電及其穩(wěn)定性研究[D]. 姚方周.清華大學(xué) 2016
[3]Nd:YAG透明陶瓷的制備、顯微結(jié)構(gòu)及激光性能研究[D]. 劉文斌.上海交通大學(xué) 2012
[4]透明陶瓷的光傳輸機(jī)理及散射模型研究[D]. 李卿.華中師范大學(xué) 2011
[5]關(guān)于光電陶瓷PLZT稀土摻雜的發(fā)光特性研究及其電光特性的應(yīng)用[D]. 厲寶增.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007
[6]基于透明電光陶瓷偏振控制器及其算法的設(shè)計(jì)與研究[D]. 李偉文.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]PLZT電控光散射陶瓷微結(jié)構(gòu)調(diào)控及性能研究[D]. 宋飛飛.上海師范大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3278188