鈦酸鉍鈉((Bi_1/2Na_1/2)TiO₃,BNT)是一種A位復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電氧化物,其無(wú)鉛環(huán)保,且與其它無(wú)鉛體系相比具有較好的機(jī)電耦合性能,被認(rèn)為是有望發(fā)展成為替代鉛基壓電陶瓷的材料之一。此外,BNT基陶瓷在介電儲(chǔ)能、電卡效應(yīng)、氧離子導(dǎo)體、濕度敏感等方面也顯示出了優(yōu)良的性能和一定的實(shí)用化發(fā)展?jié)摿�。從基礎(chǔ)研究的角度來(lái)看,BNT基陶瓷屬于弛豫鐵電體,具有高度無(wú)序的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的相變,其鐵電長(zhǎng)程序極不穩(wěn)定,使得傳統(tǒng)鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O₃,PZT)體系中總結(jié)出的某些經(jīng)典規(guī)律在BNT體系中可能不再適用,需要重新認(rèn)識(shí)。另一方面,BNT基陶瓷的弛豫特性也意味著這類材料可能存在豐富的新性能和新應(yīng)用,有待進(jìn)一步挖掘。本論文旨在前人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善BNT基陶瓷性能調(diào)控的基本規(guī)律,開發(fā)BNT基陶瓷可能具有的新性能和新應(yīng)用,以推動(dòng)無(wú)鉛鐵電智能材料的進(jìn)一步發(fā)展。為了達(dá)到上述目的,本論文以準(zhǔn)同型相界組成的鈦酸鉍鈉鉀(Bi_1/2(Na_0.8K_0.2

【文章頁(yè)數(shù)】：206 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鐵電材料基本原理概述
        1.2.1 鐵電性與鐵電材料
        1.2.2 鐵電熱力學(xué)與電滯回線模型
        1.2.3 壓電效應(yīng)及其影響因素
        1.2.4 弛豫鐵電性
    1.3 BNT基無(wú)鉛鐵電陶瓷研究進(jìn)展
        1.3.1 BNT基陶瓷的結(jié)構(gòu)與相變
        1.3.2 BNT基陶瓷鐵電穩(wěn)定性及其影響
        1.3.3 BNT基陶瓷的機(jī)電耦合性能
        1.3.4 BNT基陶瓷性能的擴(kuò)展
    1.4 本文的研究思路與主要內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 樣品的組成和制備工藝
        2.1.1 樣品組成設(shè)計(jì)
        2.1.2 原料與設(shè)備
        2.1.3 樣品制備工藝
    2.2 樣品結(jié)構(gòu)表征與電學(xué)性質(zhì)測(cè)試
        2.2.1 結(jié)構(gòu)表征方法
        2.2.2 電學(xué)性質(zhì)測(cè)試方法
第3章 Fe摻雜BNKT陶瓷的電學(xué)性質(zhì)與退極化行為
    3.1 引言
    3.2 樣品結(jié)構(gòu)分析
        3.2.1 晶體結(jié)構(gòu)
        3.2.2 顯微結(jié)構(gòu)
    3.3 Fe摻雜對(duì)BNKT陶瓷鐵電長(zhǎng)程序的穩(wěn)定化作用
        3.3.1 極化前后的物相結(jié)構(gòu)
        3.3.2 室溫鐵電性質(zhì)
        3.3.3 變溫鐵電性質(zhì)
        3.3.4 介溫特性
        3.3.5 缺陷偶極對(duì)鐵電長(zhǎng)程序的穩(wěn)定化作用
    3.4 Fe摻雜對(duì)BNKT陶瓷壓電性質(zhì)和退極化溫度的影響
        3.4.1 壓電性質(zhì)和退極化行為
        3.4.2 壓電常數(shù)和退極化溫度同時(shí)提高的原因分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 Fe摻雜BNKT陶瓷的熱力學(xué)分析與電場(chǎng)-溫度相圖
    4.1 引言
    4.2 Fe摻雜BNKT陶瓷電場(chǎng)誘導(dǎo)相變
        4.2.1 電場(chǎng)加載頻率的影響
        4.2.2 場(chǎng)歷史的影響
        4.2.3 溫度的影響
    4.3 Fe摻雜BNKT陶瓷熱力學(xué)建模分析
        4.3.1 基于Landau-Devonshire理論的定性模擬
        4.3.2 唯象建模與雙電滯回線擬合
        4.3.3 Fe摻雜對(duì)BNKT陶瓷影響的熱力學(xué)分析
    4.4 Fe摻雜BNKT陶瓷電場(chǎng)-溫度相圖
        4.4.1 電場(chǎng)-溫度相圖的構(gòu)筑
        4.4.2 電場(chǎng)-溫度相圖與機(jī)電耦合性能的相關(guān)性
    4.5 Fe摻雜BNKT陶瓷的高溫電致應(yīng)變
        4.5.1 溫度對(duì)BNKT基陶瓷電致應(yīng)變的影響
        4.5.2 Fe摻雜對(duì)BNKT陶瓷高溫電致應(yīng)變的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 Fe、Nb共摻雜對(duì)BNKT陶瓷鐵電穩(wěn)定性和機(jī)電耦合性質(zhì)的影響
    5.1 引言
    5.2 樣品結(jié)構(gòu)分析
        5.2.1 晶體結(jié)構(gòu)
        5.2.2 顯微結(jié)構(gòu)
    5.3 Fe、Nb共摻雜對(duì)BNKT陶瓷鐵電穩(wěn)定性的影響
        5.3.1 極化前后的物相結(jié)構(gòu)
        5.3.2 介溫特性
        5.3.3 鐵電性質(zhì)
    5.4 Fe、Nb共摻雜對(duì)BNKT陶瓷機(jī)電耦合性質(zhì)的影響
        5.4.1 弱場(chǎng)壓電性質(zhì)
        5.4.2 強(qiáng)場(chǎng)電致應(yīng)變性質(zhì)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 BNT基陶瓷鐵電三態(tài)存儲(chǔ)與應(yīng)變記憶效應(yīng)
    6.1 引言
        6.1.1 鐵電多態(tài)存儲(chǔ)
        6.1.2 鐵電陶瓷中的應(yīng)變記憶
    6.2 基于弛豫-鐵電相變的鐵電三態(tài)存儲(chǔ)和應(yīng)變記憶原理
    6.3 BNKTFN陶瓷結(jié)構(gòu)與鐵電性質(zhì)表征
        6.3.1 微觀結(jié)構(gòu)
        6.3.2 鐵電性質(zhì)
    6.4 BNKTFN陶瓷的三勢(shì)阱自由能
        6.4.1 BNKTFN與 PZT陶瓷極化響應(yīng)行為差異
        6.4.2 BNKTFN極化響應(yīng)模擬
    6.5 BNKTFN陶瓷鐵電三態(tài)存儲(chǔ)與應(yīng)變記憶效應(yīng)
        6.5.1 “寫入/讀取”波形設(shè)計(jì)
        6.5.2 BNKTFN陶瓷的鐵電三態(tài)存儲(chǔ)效應(yīng)
        6.5.3 BNKTFN陶瓷的應(yīng)變記憶效應(yīng)
    6.6 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表和待發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3816377