壓電材料現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于日常生活、醫(yī)學醫(yī)療、能源交通等多個領(lǐng)域。但當前被廣泛使用的壓電陶瓷仍以鋯鈦酸鉛（PZT）為主。隨著社會健康發(fā)展的需要,各個國家對Pb的使用提出了嚴苛的要求,因此,關(guān)于壓電陶瓷無鉛化的研究,一直以來是科研工作者的重要方向。2009年,Ren報道了Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃（BCZT）陶瓷的超高壓電性將BCZT體系帶入大家的視野,此后出現(xiàn)了大量關(guān)于BCZT體系的研究報導(dǎo)。摻雜取代是一種常見的用來改善壓電陶瓷性能的手段,通過成分調(diào)控的手段達到相界優(yōu)化的目的。本文從A位摻雜稀土元素釤（Sm）、B位摻雜過渡金屬元素鉿（Hf）來研究BaTiO₃基壓電陶瓷的相結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其電學性能,具體內(nèi)容包含以下兩個方面:（1）通過固相反應(yīng)法制備了釤離子的摻雜改性的0.5(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃-0.5Ba(Hf_0.1... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓電效應(yīng)：(a)正壓電效應(yīng)；(b)逆壓電效應(yīng)

4_m24mm磷酸二氫鉀(KH2PO4)、磷酸二氫銨(N鈦酸鋇(BaTiO3)323m石英(SiO2)鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鋰(LiTaO3)6mm CdS、BeO、ZnO2、ZnS4_3m23GaAs、GaP、InSb、BiGeBi12GeO20、Bi12SiO20電性 種極性類型的晶體中又包括部分熱電體、鐵電體，具體關(guān)電體、鐵電體的關(guān)系如圖 1.2 所示。所有壓電體屬于介電電體，鐵電體又屬于熱電體。因此壓電結(jié)構(gòu)物質(zhì)具有熱釋電物質(zhì)的基本性質(zhì)。

為獲得更大的壓電性能，壓電陶瓷往往需要電疇發(fā)生定向排列，因此要對材料施加外加電場，驅(qū)使偶極子定向排列。圖 1.3 表示壓電陶瓷極化過程的平面示意圖。圖(a)為未經(jīng)極化的壓電陶瓷，初始狀態(tài)下壓電陶瓷是由晶粒堆砌而成，在不同的晶粒內(nèi)部各自包含有單一疇結(jié)構(gòu)，或多疇結(jié)構(gòu)，電疇的取向是由自發(fā)極化方向確定，方向混亂。因此總電偶極矩之和為零，不顯電性。圖(b)表示在某一特定方向施加直流電場，可以看到電疇取向不再雜亂無序，電疇取向不斷的往外加電場方向靠近，并且伴隨著電場的施加，晶體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)輕微的變形，沿外加電場方向伸長，垂直外加電場方向發(fā)生收縮。這種變形是由于電疇中的偶極矩具有的電負性造成的結(jié)果，電疇在電場中受到電場力作用時，電場導(dǎo)致疇壁發(fā)生移動獲得新疇壁或是發(fā)生疇壁擴展。圖(c)為撤銷外加電場后，此時外加電場為零，外界條件與圖(a)保持一致，但此時由于極化過程中施加的電場改變內(nèi)部電疇的狀態(tài)，且在一定程度上保持原狀態(tài)并殘余一定的內(nèi)部應(yīng)力，電疇以及陶瓷狀態(tài)并未能恢復(fù)到極化前的狀態(tài)。相較于極化過程中時，其電疇排列的有序度有所降低，此時的自發(fā)極化強度不再為零。在外加電場條件下發(fā)生的形狀變形稱之為電致伸縮。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的壓電性能與電疇結(jié)構(gòu)的研究[D]. 秦亞琳.山東大學 2015
[2]鈦酸鋇鈣基無鉛鐵電陶瓷的壓電性和多鐵性研究[D]. 李彩霞.哈爾濱工業(yè)大學 2014
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本文編號：3537381