一、压电陶瓷材料的微观分析（论文文献综述）
何蔡旺[1]（2021）在《Bi0.5Li0.5ZrO3和MZrO3（M=Ca,Sr,Ba）共掺KNN基陶瓷的结构和压电性能研究》文中指出压电陶瓷是现代社会中一种不可或缺的重要功能材料,利用其电能和机械能相互转换的性质而被广泛应用于医疗、电子和军工等现代高科技领域。而目前主流压电陶瓷为铅基陶瓷,其毒性对环境和人类社会不利,因此无铅化是压电陶瓷发展的必定趋势。无铅压电陶瓷中铌酸钾钠基（（K,Na）NbO3）陶瓷由于其优秀的压电性能等优势,在环境友好型材料中受到巨大关注,也是压电陶瓷领域一大研究热门。为了将（K,Na）NbO3基陶瓷的压电性能提高以接近铅基陶瓷,研究发现采用掺杂改性的方式,在（K,Na）NbO3基陶瓷中构建出多晶型相界能有效提升压电性能。就此,相界构成在（K,Na）NbO3基陶瓷的发展中成为了主流研究方向。在本文中,采取掺入Bi0.5Li0.5ZrO3和MZrO3（M=Ca,Sr,Ba）两种组元对（K,Na）NbO3基陶瓷进行改性。首先,以传统固相法设计并制备了（0.98-x）K0.4Na0.6NbO3-x(Bi0.5Li0.5)ZrO3-0.02CaZrO3 陶瓷,并以 Bi0.5Li0.5ZrO3 掺入量为变量从晶体结构、微观形貌、压电性能等方面研究其对陶瓷性能的影响。通过X-射线衍射图和介温图谱,得出Bi0.5Li0.5ZrO3掺入量的变化能导致（K,Na）NbO3基陶瓷的菱方-正交相转变温度和正交-四方相转变温度都朝室温方向变化,从而使得陶瓷在室温下的相结构发生了从正交相到多相共存到菱方相的转变。在此基础上,陶瓷在Bi0.5Li0.5ZrO3掺入量x=0.035时取得最佳压电性能压电常数33=241 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.37以及居里温度TC约为340℃,此时陶瓷具有菱方相-正交相-四方相的共存结构。而陶瓷性能表现出先增高后降低的趋势,表明菱方相-正交相-四方相共存结构对陶瓷性能改善更为显着。尽管陶瓷的压电性能仍较于一般,然而由于CaZrO3掺入使其具有优异的温度稳定性。随后,研究分别采用SrZrO3、BaZrO3两种组元取代CaZrO3掺入对（0.98-x）K0.4Na0.6NbO3-x(Bi0.5Li0.5)ZrO3-0.02MZrO3 陶瓷的影响,从晶体结构、晶粒形貌和电学性能等方面分析与讨论SrZrO3、BaZrO3与CaZrO3在性能上的差异以及该体系下Bi0.5Li0.5ZrO3对 KNN陶瓷改性的共性。通过对两种陶瓷体系进行测试与表征,发现Bi0.5Li0.5ZrO3掺杂量在x=0.03附近都为性能临界值:当x>0.03时,陶瓷会发生晶粒尺寸大幅度减小、压电性能急剧降低等问题,其中掺入SrZrO3的陶瓷最佳压电性能为d33=263 pC/N,kp=0.3871,掺入BaZrO3的陶瓷最佳压电性能为d33=307 pC/N,kp=0.3336,而最佳压电性能的两种陶瓷都为菱方相-正交相-四方相共存结构。相比于掺入CaZrO3的陶瓷,两者的d33均得到了明显提高,但是居里温度TC都明显降低,分别为259℃和226℃左右,且温度稳定性明显变差。同时掺入SrZrO3的陶瓷出现了异常晶粒生长和不均匀弛豫相变现象,导致出现致密度较低等问题。掺入BaZrO3的陶瓷其性能受成分变化影响很大,且kp低于其他两种陶瓷体系。最后,本文将CaZrO3、SrZrO3和BaZrO3三种组元结合起来设计并制备了0.95K0.4Na0.6NbO3-0.03(Bi0.5Li0.5)ZrO3-0.02SryBa0.8-yCa0.2ZrO3 陶瓷,通过改变 Sr/Ba比值获得压电性能和温度稳定性都有所提高的组分,并对其相结构、微观形貌、压电性能等方面对其性能进行了研究。由于（Sr,Ba,Ca）ZrO3的掺入,提前将菱方相-正交相转变调节至室温附近。同时陶瓷在Sr取值y=0.5时具有菱方相-正交相-四方相相界并拥有性能最佳值,表现为d33=291 pC/N,kp=0.3055。相比于前面三种陶瓷体系,0.95K0.4Na0.6NbO3-0.03(Bi0.5Li0.5)ZrO3-0.02SryBa0.8-yCa0.2ZrO3 陶瓷有着以下特点:（1）拥有本文中几乎最高的压电常数d33,但是其整体上kp却明显低于其他陶瓷体系;（2）具有良好的温度稳定性,甚至在接近居里温度TC时d33依旧高于最高值的50%;（3）居里温度TC具有一定组分稳定性,在一定掺入范围内TC未受到Sr,Ba,Ca 比值影响而变化。这些特点表明该陶瓷体系具有良好的后续研究的意义以及发展前景。
王华[2]（2021）在《基于相界工程的钙钛矿无铅铁电陶瓷的制备、结构、电学及储能特性研究》文中进行了进一步梳理随着科学技术的发展,压电铁电材料因其独特的物理化学性质已被广泛地应用在电子与微电子、混合电动汽车、石油勘探等领域。目前,大多数商用的铁电陶瓷材料为含铅材料,但是含铅材料的使用已对生态环境及人类健康造成了严重的危害。因此,无铅铁电陶瓷材料成为了当下的研究热点。与铅基材料相比,无铅材料急需克服的重点问题是相对较低的压电性能和储能密度。本文选用最具发展前景的钙钛矿Ba TiO3和Bi0.5Na0.5TiO3基无铅铁电体为研究对象,构建了具有铁电相界的高性能无铅陶瓷材料体系,采用传统陶瓷工艺制备了系列铁电陶瓷,系统研究了陶瓷的相结构、微观形貌及电学/储能特性。主要的研究内容和结果如下:1、设计了新型的[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]1-xLaxTi1-yZryO3钙钛矿无铅铁电陶瓷,研究了A位La3+和B位Zr4+掺杂对陶瓷相结构、微观形貌、介电和储能性能的影响。La3+和Zr4+的引入并不会改变0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06Ba TiO3陶瓷的多相共存结构,但抑制了晶粒生长,破坏了陶瓷铁电长程有序性。晶粒尺寸降低有利于增加陶瓷的介电击穿强度（BDS）,而铁电长程有序性的打破使得电滞回线呈现“细长”态,两者均有助于储能性质的提升。当x/y=0.02/0.04时,陶瓷具有最佳的储能性能,其有效储能密度(Wrec)高达1.55 J/cm3,储能效率（η）为72.6%,BDS的大小为136 k V/cm。此外,陶瓷还具有出色的频率稳定性（2-60 Hz）、抗疲劳特性（～103）和温度稳定性（～25-245℃）。对比La3+和Zr4+的掺杂效应可以发现,在提升储能性质方面,La3+发挥着更为积极的作用。2、以[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]0.98La0.02TiO3铁电体为基底材料,在其中掺入Ag NbO3固溶体,构建了[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]0.98La0.02TiO3-Ag NbO3铁电陶瓷材料体系,研究了Ag NbO3对陶瓷晶体结构、微观形貌、介电和储能性能的影响。所有组分均位于R和T相的两相共存区域附近,这表明少量的Ag NbO3掺杂不会影响该相共存结构。添加Ag NbO3不仅将BDS从84.11 k V/cm（x=0）提高到了137.89 k V/cm（x=0.01）,而且拓宽了相变峰并增强了陶瓷的弛豫性能。0.99[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]0.98La0.02TiO3-0.01Ag NbO3陶瓷具有优良的储能特性,其有效储能密度(Wrec)为1.40 J/cm3,储能效率（η）为82.3%;同时陶瓷具有出色的热稳定性（～25-175℃）和频率稳定性（～10-80 Hz）。3、以[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]0.98La0.02TiO3为基底材料,在其中掺入KNb0.6Ta0.4O3,构建了（1-x）[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]0.98La0.02TiO3-x KNb0.6Ta0.4O3无铅储能陶瓷体系。所有材料均呈R-T两相共存结构,位于MPB附近。随着KNb0.6Ta0.4O3的掺杂,陶瓷的晶粒显着细化,且铁电长程有序性进一步被打破,导致长程有序的铁电畴部分转变为了极性纳米畴（PNRs）。由于KNb0.6Ta0.4O3的引入,退极化温度逐渐向室温方向移,表明陶瓷内部弱极性相含量的增加。因此,材料的剩余极化强度（Pr）降低,但是其饱和极化强度（Ps）较高。0.90[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]0.98La0.02TiO3-0.10KNb0.6Ta0.4O3陶瓷具有最为优异的储能性质(Wrec=2.1 J/cm3,η=92.9%);此外,无论是在25-150℃的温度范围内还是在5-105 Hz的频率下,Wrec和η的变化率分别低于13.1%和4.7%,展现了良好的温度和频率稳定性。4、铁电相界对于强化钙钛矿铁电陶瓷的压电特性具有决定性作用,但其压电特性强化的物理机制还有待研究。本研究采用传统的固相合成法成功制备了（1-x）Ba TiO3-x Ca ZrO3无铅压电陶瓷,系统研究了陶瓷的晶体结构、微观形貌、畴结构及介电压电铁电性,探讨了Ba TiO3基无铅陶瓷相界附近高压电性的起源。随着Ca2+和Zr4+的掺入,陶瓷的晶粒尺寸减小,且三方相-正交相的相变温度(TR-O)和正交相-四方相的相变温度(TO-T)逐渐向室温方向移。最终,在x=0.06组分实现了R-O-T三相共存结构,在此组成获得了最优异的压电性能(d33～445±20 p C/N,kp～55%)。由于相界附近极化翻转更容易进行,所以陶瓷表现出更好的压电性能;其次,三相共存处陶瓷具有特征纳米畴结构,从而有利于压电特性高性能化。
杜宗政[3]（2020）在《大功率压电陶瓷材料及其测试系统研究》文中指出压电陶瓷是一种关联机械能和电能的材料,广泛应用在无损检测、压电驱动、超声诊断、水声换能等领域。压电器件往往需要较高的机械品质因数（Qm）,以获得较大的输出功率。Qm值的测定通常是利用阻抗分析仪在低外加电压（1V）下完成的,这种测试方法得出的Qm值与实际需求并不一致。本论文首先分析了压电振子的等效电路模型和机械品质因数的常规计算方法;然后从掺杂改性的方式出发,致力于制备高Qm值的中性和硬性Pb（Zr,Ti）O3（PZT）基压电陶瓷;最后着重研究压电陶瓷大功率特性的测试原理,进而开发了大功率测试系统。论文首先分析和讨论了压电陶瓷的等效电路模型和机械品质因数的推导过程。该部分对压电陶瓷的等效模型进行了梳理和规范,经典模型和动态模型的相辅相成,更为直观的展示压电陶瓷的工作机理。此外,以压电陶瓷的等效模型为基础,对机械品质因数的两种方法（定义式法和3d B法）进行理论分析和实验对比。研究发现,两种计算方法在理论上是一致的。实验结果的对比也证实了这一理论推导的可信性。系统研究了MnCO3对中性Pb（Zr,Ti）O3基压电陶瓷相结构、微观结构和电学性能的影响。研究发现MnCO3掺杂的硬性行为可以极大地提高机械品质因数（Qm值提高了近8倍）。此外,引入烧结助剂Li Bi O2和Cu O,实现了低温烧结（900℃）。MnCO3掺杂的陶瓷样品具有良好的温度稳定性和较低的平均功耗,适用于制备大功率陶瓷器件。实验中还研究了尺寸对压电陶瓷相结构和性能的影响,大尺寸压电陶瓷较低的谐振频率使其Qm值优于小尺寸样品。同样采用MnCO3对硬性PZT基压电陶瓷进行掺杂改性研究。研究发现当MnCO3的加入量为0.2wt%,压电常数、kp和Qm同时取得最优值,d33～194p C/N,d*33～260pm/V,kp～0.410,Qm～2064。加入烧结助剂Li Bi O2和Cu O,d33和kp分别由194p C/N、0.410升至218p C/N、0.449;Qm略有下降,由2064降至1613。此外,适量Ce O2的加入细化了晶粒尺寸,提高了样品的致密度。研究压电陶瓷的大功率测试原理,并开发大功率测试系统。以压电振子的动态等效模型为基础,在脉冲驱动法的基础上,提出了一种“三步法”的测试流程,提高了测试的准确性;同时分析并解决了仪器同步触发、驱动电压信号放大质量等问题;基于Lab VIEW语言独立开发了操作软件。利用搭建好的测试系统对前文制备的高Qm材料进行多频率（谐振/反谐振频率）、多模态（p模式、31模式）的测试,获取陶瓷样品的Qm值随振速的变化关系。测试数据与文献中的结果对比,验证了测试系统的准确性。
张幼明[4]（2020）在《KNN基无铅压电陶瓷的制备及其微位移特性微观调控技术的研究》文中提出高效、精密、柔性及自动化是机械制造的发展方向。微位移驱动器技术是精密加工的关键技术,一直是各国机械制造领域的研究重点。当前精密加工所用压电驱动器的原材料均为锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷,其含铅量高达60%,无铅压电陶瓷制备及其微位移驱动器开发已成为微位移驱动技术的研究热点。然而,无铅压电陶瓷固有的迟滞非线性较大,当前主要采用机械控制的方式对其进行补偿。为了从根源上提高微位移驱动器的精度,本论文从调控材料微观结构出发,采用理论分析、数值计算、有限元仿真和实验验证的方法研究了KNN基无铅压电陶瓷的相结构与迟滞非线性的关系、磨削力对KNN基陶瓷微观结构的调控作用、磨削残余应力对材料压电性能和机械性能的影响规律等。主要内容、结果和创新如下:（1）研究了材料组分和烧结温度对相结构的影响规律,通过R-T相界的构建提高了陶瓷的压电性能。采用传统固相反应法制备了（1-x）(K0.48Na0.52)（Nb1-y Sby）O3-x Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5Zr O3（KNNS-BNKZ）系列压电陶瓷,通过电负性较大、半径较小的Bi3+离子取代A位K+、Na+离子,半径较大的Zr4+离子取代B位Nb5+、Sb5+离子,构建出菱形相和四方相共存（R-T）的多晶型相界（PPB）。当y=0.04,x=0.0375,烧结温度在1140℃时,陶瓷压电常数达到最大值(d33=198p C/N),比1160℃烧结的R相陶瓷(d33=150p C/N)提高32%。（2）研究了相结构对陶瓷迟滞非线性的影响规律,提出了通过构建多晶型相界改善材料迟滞非线性的方法。分析了样品的晶相结构,测试了电滞回线、蝴蝶应变曲线和位移电压数据,对位移电压数据进行回归分析,建立了迟滞模型。研究发现R-T多晶型相结构的陶瓷由于各相异性能小,其电畴偏转容易,剩余极化强度（Pr）大而矫顽场强（Ec）小,在施加直流电压后,其应变较大且线性度良好,迟滞比R相的陶瓷降低31.4%。表明通过R-T PPB的构建能降低材料迟滞非线性,从根本上提高驱动器的精度。（3）研究了磨削工艺参数对KNN基压电陶瓷相结构的影响规律,发现了磨削力具有调控材料微观结构并改善迟滞非线性的效果。通过控制磨削参数,实现了陶瓷的塑性磨削,研究了磨削前后陶瓷相结构和迟滞非线性的变化。实验结果表明:磨削力导致了压电陶瓷中部分四方相（T）转变成正交相（O）,陶瓷由原来的R-T两相共存转变成R-O-T三相共存,由于自发极化方向由14个增加到26个,电畴旋转更加容易,理论上陶瓷迟滞非线性将进一步降低。（4）研究了磨削残余应力对KNN基陶瓷性能的影响规律,提出了主动利用磨削副作用即残余压应力提高陶瓷压电性能和机械性能的方法。研究了陶瓷磨削前后机械和压电性能的变化,发现磨削后密度增加,Ec变小而Pr变大,压电常数由198p C/N增加到275p C/N,最大应变达到0.13%,且线性度得到提高。基于热力学原理推导出压电性能与残余压应力的关系式,从理论上证明了残余压应力有利于提高陶瓷的压电性能。分析了磨削压应力对陶瓷断裂韧性和强度的影响规律。研究表明,磨削残余压应力能提高KNN基陶瓷的压电性能、断裂韧性和机械强度,这将有利于加大驱动器位移并提高驱动器的可靠性与使用寿命。（5）制作了KNN基陶瓷粘结叠层驱动器,研究了其输出位移和力学特性。采用13片磨削至0.5mm厚的陶瓷片制作了粘结叠层驱动器,对驱动器输入输出特性进行了有限元仿真和实验研究。在200V直流电压下,仿真位移达到0.76μm,实验位移0.73μm。在位移为0时最大输出力达到720N。建立了位移电压关系回归方程,相关性系数R2高达0.9903。
陈丹玲[5]（2020）在《铁酸铋基无铅压电陶瓷的掺杂与性能研究》文中研究表明具有钙钛矿结构的铁酸铋基无铅压电陶瓷材料（1-x）Bi Fe O3-x Ba Ti O3（简称BFO-BTO）因其良好的压电性能和较高的居里温度,有望成为广泛应用于工业生产的新型无铅压电陶瓷材料。然而,由于烧结过程中铋的挥发性以及高温下Fe3+和Fe2+之间的转化,导致材料漏电流较大而性能不理想,因此需要对该材料进行改性研究。本文拟以0.7Bi Fe O3-0.3Ba Ti O3（0.7BFO-0.3BTO）为研究对象,采用添加氧化物和ABO3型钙钛矿化合物的改性手段,分别研究了Mn O2、Cu O和Bi(Mg2/3Nb1/3)O3（简称BMN）对BFO-BTO材料的烧结性能、物相组成、显微结构以及电性能的影响。主要研究内容如下:首先,研究了Mn O2掺杂对0.7BFO-0.3BTO陶瓷的结构和电性能的影响。Mn O2掺杂有助于提高陶瓷的致密度、均匀性和电阻率,但是会抑制晶粒长大。Mn O2掺杂会产生晶格畸变,加入量较多（0.5wt%）时会形成四方晶相。随着Mn O2含量的增加,居里温度略有降低,居里峰逐渐平坦、宽化,表现出显着的弛豫特性。适量的Mn O2可以降低陶瓷样品的介电损耗,当Mn O2的掺杂量为0.1～0.3wt%时,陶瓷具有较低的损耗值。其次,研究了Cu O掺杂对0.7BFO-0.3BTO+0.1wt%Mn O2陶瓷的结构和电性能的影响。Cu O作为一种有效的助烧剂,可以明显提高陶瓷的致密性和晶粒生长,显着改善压电、铁电性能。Cu O促进了陶瓷由弛豫铁电体向正常铁电体的转变。掺杂Cu O后陶瓷的居里温度升高,由450℃（x=0）升高到490℃（x=0.05）,且居里峰值显着升高,高温介电损耗也明显增大。Cu O掺杂会影响0.7BFO-0.3BTO材料的导电机制。当Cu O的掺杂量为0.2wt%时,材料的压电性能温度稳定性得到提高（Td=～500℃）,此时材料的综合电性能良好:d33=178p C/N,Tc=510℃,kp=0.242,Pr=8.6μC/cm2,Ec=9.0 k V/cm。最后,研究了BMN掺杂对0.7BFO-0.3BTO陶瓷的结构和电性能的影响。结果表明:BMN与BFO-BTO材料可以实现良好固溶,(Mg2/3Nb1/3)3+复合离子的B位取代造成组成微区成分的不均匀性而引起弛豫现象,加入0.02mol的BMN可使BFO-BTO材料转变为理想的弛豫铁电体。随着BMN含量的增加,0.7BFO-0.3BTO陶瓷的居里峰εm和居里温度Tm不断降低。适量掺杂BMN可以改善0.7BFO-0.3BTO材料的高温绝缘性以及压电和铁电性能。
杨武丽[6]（2020）在《铋层状基压电陶瓷的微观结构及介电性能调控》文中进行了进一步梳理铋层状结构压电陶瓷因其居里温度高、介电损耗低、抗疲劳性能好以及较好的电学性能和温度稳定性等特点而常应用于铁电随机存储器和高温高频电子元器件方面。然而,铋层状基陶瓷特殊的晶体结构使其介电常数普遍较低,部分陶瓷存在介电弛豫特性,但对其弛豫机理的研究仍不完善;且较大部分陶瓷在拥有高居里温度的同时都伴随着较低的压电系数,影响了陶瓷在高温压电方面的应用。故本文采用离子改性的方法,通过A位离子改性、B位离子改性和A、B位离子复合改性改善了BaBi4Ti4O15（BBT）基压电陶瓷的介电性能和压电性能,探究了微观组织结构对陶瓷电学性能的影响。介电弛豫特性的研究是铋层状材料的一个重要研究方向。为了研究不同的Nd3+含量以及改性位置对BBT陶瓷介电弛豫的影响,本文采用传统固相法制备了Ba1-xNdxBi4Ti4O15（BNBT）和BaBi4-xNdxTi4O15（BBNT）陶瓷,系统地研究和分析了Nd3+改性对BBT陶瓷结构和电学性能的影响,在BNBT和BBNT陶瓷的相转变过程中均观察到了明显的与频率相关的宽化介电弛豫峰,采用修正的居里-外斯定律和洛伦兹经验公式对Nd3+改性BBT陶瓷中的弥散相变现象进行了详细的描述,利用?、?A和（35）TRelaxor等参数分析了掺杂取代位置对BBT陶瓷结构和电学性能的贡献。为了改善BaBi4Ti4O15陶瓷的介电性能,本文采用固相合成法制备了BaBi4-xTi4-x(Cu1/3V2/3)2xO15（BBT-Cu V）陶瓷,采用Cu2+和V5+两种异价离子B位改性BBT陶瓷,研究了B位不等价离子改性对BBT陶瓷微观组织结构和介电性能的影响。研究发现Cu2+和V5+改性BBT陶瓷可有效提升BBT陶瓷的介电常数、居里温度以及温度稳定性。当x=0.09时,BBT-9Cu V陶瓷可获得较大的介电常数值约～325（低频100 Hz）和居里温度（Tc）466℃。为了进一步改善BBT陶瓷的介电性能,研究BBT陶瓷中的巨介电效应,本实验采用固相合成法成功制备了Ba1-x(K0.5Bi0.5)xBi3.91Ti3.91(Cu1/3V2/3)0.18O15（BBCVT-KBi）陶瓷,采用K+和Bi3+两种异价离子A位改性BBT-9Cu V陶瓷,研究A、B位离子复合取代对BBT陶瓷微观结构及介电性能的影响,通过改性离子诱导晶粒异常长大并形成缺陷偶极子团簇,从而提高BBT陶瓷的低频巨介电响应和结构稳定性。通过K+和Bi3+的改性,BBCVT陶瓷中出现异常长大的大尺寸晶粒,且伴随着较大的低频巨介电响应,当掺杂量x=0.75时,BBCVT-75KBi陶瓷的介电常数在低频100 Hz时达到最大值（>104）,居里温度（Tc）为588℃,温度稳定性显着增强;对于BBT陶瓷的低频巨介电响应的起源以及影响因素进行了系统的研究与分析。本文采用传统固相法成功制备了BaBi4Ti4-x(Cu0.5W0.5)xO15（BBT-Cu W）陶瓷,采用Cu2+W6+取代BBT陶瓷B位的Ti4+,研究高低价离子共掺引起的晶格畸变对陶瓷压电性能的影响,通过中和并抑制氧空位缺陷引起较大的晶格畸变来改善BaBi4Ti4-x(Cu0.5W0.5)xO15陶瓷的压电性能。X射线衍射分析的结果证实,晶胞参数c随着晶胞参数a的增加而明显降低。通过铜和钨的改性,可以有效改善BaBi4Ti4O15陶瓷的居里温度、电阻率和压电性能。当x=0.03时,可以在BaBi4Ti4-x(Cu0.5W0.5)xO15陶瓷中获得压电系数的最大值（～30 p C/N）,且具备良好的温度稳定性以及机电性能。
赵海燕[7]（2020）在《高温压电能量收集材料的构建与性能调控》文中研究表明压电能量收集技术作为一种新型能量收集转化技术,成为当前新能源领域研究的热点。尤其是在一些高温极端领域,如航空航天、能源勘探、汽车制造等,传感器等微器件的高温供电面临严峻挑战。例如动态燃料注射喷嘴发动机、内燃机以及核反应堆等重要部位的自检测、传感与通讯,工作环境温度高达200～300°C,甚至更高,实现高温极端环境中微器件的自供电迫在眉睫。基于压电陶瓷的压电能量收集技术则被认为是可替代传统电池,实现高温微器件自供电的有效解决方案。研究可用于能量收集技术的高温压电陶瓷则对于进一步推动高温压电器件的实用化具有重要意义。高居里温度、高退极化温度以及高压电性能是作为高温压电能量收集材料的必备因素,而这些宏观性能的高温表现则源于材料在外界温度场驱动下晶体结构、相组成、电畴构型等微结构的表现。深入研究材料晶体结构、相组成及电畴构型在高温场下的演变,剖析材料在高温下宏观性能与微结构之间的内在关联性,是构建理想高温压电能量收集材料的关键。本研究中,选用0.36Bi Sc O3-0.64Pb Ti O3为基体材料,基于相界设计、晶体结构调制等理念,通过引入第三组元的技术手段进行目标性能调控,制备出具有高性能的高温压电陶瓷;借助多种原位测试技术,深入解析其微观结构与宏观性能之间的内在关联机制,为设计制备高温压电陶瓷提供了参考;将压电陶瓷装配成悬臂梁式压电能量收集器,在实验室条件下实现了室温至450℃的高温发电性能评价,直接证明了材料在高温能量收集转化领域的应用潜力。主要成果如下:首先,自主搭建了Berlincourt型原位d33高温测试仪,结合XRD、介电温谱等原位测试技术,以0.94(Na0.5Bi0.5)Ti O3-0.06Ba Ti O3、0.2Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.8Pb(Zr0.5Ti0.5)O3、0.36Bi Sc O3-0.64Pb Ti O3和Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3四种典型钙钛矿结构压电陶瓷为对象,研究热退极化行为,证实压电陶瓷的热退极化与结构相变直接相关,最终确定综合性能最佳的0.36Bi Sc O3-0.64Pb Ti O3作为高温压电能量收集材料进行深入研究。以此为基础,系统地制备并研究了（1-x）Bi Sc O3-x Pb Ti O3材料体系的组成、微结构及电性能之间的关系,在x=0.64的准同型相界（MPB）处获得了最佳电学性能。深入探讨了压电电荷常数(d33)与介电常数（εr）之间协同效应对压电能量收集材料工作温度稳定性的影响。该组成制备的悬臂梁式高温压电能量收集器,以200℃为基准温度,在100～250℃的温度范围内开路电压值波动低于±20%,良好的温度稳定性显示出其在高温能量收集领域潜在的工业应用前景。其次,为进一步提高居里温度（Tc）,拓宽工作温度区间,将具有高居里温度的Bi Fe O3作为第三组元,构建了0.36（（1-x）Bi Sc O3-x Bi Fe O3）-0.64Pb Ti O3体系。研究了组分驱动下电学性能与微结构的关联机制,结果表明:低熔点Bi Fe O3起烧结助剂的作用,降低烧结温度,提高晶粒尺寸。随x值增大,晶体结构由最初三方相、四方相共存的MPB结构向四方相一侧偏移,居里温度随Bi Fe O3含量的增加而升高。在常规空气气氛烧结下,x=0.3样品的Tc约为500°C,d33为125p C/N。以此为优选样品,在氧气气氛中烧结,d33提升至165 p C/N,其原因主要源于氧空位浓度减少,降低了漏电流密度,从而使样品可承受更高的极化电场。进一步优化工艺,采用淬火策略有效降低了氧空位浓度,同时通过冻结高温Fe Bi5Ti3O15中间相调节畴构型,最终将d33提升至151 p C/N,比常规空气烧结样品的压电性提高了21%,为克服含Bi Fe O3压电陶瓷的高漏电流问题,实现其实际应用提供了有价值的参考。将淬火陶瓷样品装配成悬臂梁式压电能量收集器,在300℃、1g加速度下,开路电压为1.58 V,最大输出功率为0.073μW,可实现100 s内对10μF、16 V的商业电解电容器充电0.23 V。更为重要的是,样品在450℃时仍有电信号输出,直接显示了其在高温极端环境中的潜在应用。进一步,为获得兼具高压电性和优异温度稳定性的高温压电陶瓷,基于相界设计理念,构建了x Pb(In1/2Nb1/2)O3-y Bi Sc O3-z Pb Ti O3新型三元体系,旨在通过三元体系中具有的多个MPB组成,实现高温压电陶瓷的最佳综合性能。体系MPB组成x=0.03,y=0.35,z=0.62样品具有最高的压电性能,d33值为492 p C/N,Tc为413°C;该样品制备的悬臂梁式压电能量收集器在350℃的高温下,开路电压为9.44 V,能量密度为0.21μW/mm3;将其对一个10μF、16 V的商业电解电容器充电,60 s的充电量可达3.66 V,此电量完全可以满足常规低功耗微传感器工作,充分显示了其优异的高温发电能力。MPB组成x=0.04,y=0.345,z=0.615样品,则具有最佳的综合高温压电性能:200°C时d33值高达478 p C/N,以此为基准,在50～350°C的超宽温度范围内d33值的波动小于±10%;结合多种原位技术表征与压电理论分析,揭示了复杂MPB组分中特征分级电畴结构有助于同时获得高压电性和高温度稳定性;其压电能量收集器也具有优异的温度稳定性,可实现25～350°C宽温稳定的充电任务,具有作为高温压电能量收集器的应用潜力。最后,为进一步提高材料的高温压电性能,从晶体结构调制角度入手,引入具有高四方度的Bi(Zn0.5Hf0.5)O3作为第三组元,构建了z Bi Sc O3-x Pb Ti O3-y Bi(Zn0.5Hf0.5)O3压电陶瓷材料体系。旨在通过增加晶体结构畸变来维持晶体结构在高温下的非对称性,从而获得高温下具有高压电性的设计目的。结果证明,MPB组成x=0.635,y=0.01,z=0.355样品在400°C高温下,晶体结构仍有较大畸变度并有大量电畴存在,其原位d33值为726 p C/N,比基体0.36Bi Sc O3-0.64Pb Ti O3在该温度下的d33值（405 p C/N）高出321 p C/N。甚至到500℃高温时,样品仍具有503 p C/N的压电性能。相应地,以其制备的压电能量收集器在400℃高温下仍具有标准、稳定的正弦波输出电信号,开路电压高达3.16 V。在外加负载电阻测试中,400℃高温下能量密度可达0.031μW/mm3;将其对一个10μF、16 V的商业电解电容器充电40 s,电容器两端电压为0.9 V,充分展现了其在高温自供电领域的巨大潜能。本工作从材料设计角度出发,借助多种原位测试技术,表征材料高温电学性能和微观结构,深入系统地解析了材料电学性能与晶体结构、相组成、电畴结构等微观组织的内在关联机制,对高性能高温压电陶瓷的构建具有一定的指导作用。以此为基础,在实验室条件下对压电陶瓷的高温能量收集性能进行了系统评价,实现了材料与器件应用相结合的研究目标,对于高温压电能量收集技术的发展提供了坚实的理论和应用基础。
张永胜[8]（2020）在《钛酸铋钠和钛锡酸钡基陶瓷的微观结构和电性能研究》文中提出近些年来,铅基压电陶瓷在电子元器件和通信技术等领域得到了很好地应用,但是,铅基压电陶瓷中的铅元素对自然环境和人类健康产生有害影响,所以迫使无铅压电陶瓷必须取代铅基陶瓷材料的应用。在无铅压电陶瓷中存在Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）与BaTiO3（BT）基陶瓷这两种有望取代铅基陶瓷的候选材料,BNT基陶瓷一般在高场应变性能很好,但是其矫顽场比较高,BT基陶瓷在弱场下具有优秀压电性能,并且矫顽场比较低。对此,本文主要研究对象为BNT和BaSn0.11Ti0.89O3（BST）基无铅压电陶瓷,系统研究了这两类陶瓷材料在微观结构形貌和电学性能等方面情况,主要内容与结果如下:（1）BNT-xBT（x=0、0.06、0.07、0.075、0.08 和 0.088）陶瓷通过传统固相合成法制备,XRD图谱和Raman光谱表明了陶瓷样品在室温下从伪立方相（x=0）向四方相（x≥0.075）转变,并且在0.06 ≤ x ≤ 0.07范围内存在三方和四方两相共存。陶瓷晶粒尺寸大小在x≤0.07减小,在x>0.07增大。在介电性能分析中,随BT含量增加陶瓷的居里温度向低温移动,最大介电常数增大和介电弥散程度增大。在x=0.06处陶瓷获得最大剩余极化强度为Pr=42.6 μC/cm2。在x=0.07处的陶瓷获得最佳压电性能:初始循环电场下高压电系数d33*=～20534 pm/V;最大原位压电系数和最大室温压电系数分别为223 pC/N和160 pC/N。最后利用瑞利法则分析压电性能,揭示了两相共存结构会增强陶瓷非本征贡献对压电性能作用,四方相结构压电陶瓷的压电性能的本征贡献比较大。（2）Co 掺杂 BST+xCo2O3（BST+xCo,x=0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和 0.9%）陶瓷通过传统固相合成法制备,XRD图谱和Raman光谱表明了陶瓷结构在室温下从伪立方相（x=0）转变为四方相（0.1%≤x ≤ 0.3%）,最后转变到伪立方相（0.5%≤x≤0.9%）。在SEM分析中,陶瓷晶粒尺寸随Co含量掺杂出现先增大后减小趋势,在x=0.1%处陶瓷平均晶粒尺寸最大为253.64 μm。在x=0.1%处的BST+xCo陶瓷获得最佳电学性能:最大介电介电常数为4.49×104;最大极化强度为19.1μm/cm2;最大单极逆压电系数名=1570 pm/V（E=1.4 kV/cm）;最大原位和最大非原位压电系数分别为726 pC/N和670 pC/N;最大偏电场逆压电系数d33max=1158 pm/V。此外,所有BST+xCo陶瓷具有良好电致伸缩效应,最大电致伸缩系数Q33=0.0336 m4C-2,并且随着的Co含量增大而陶瓷机械品质因数Qm先减小后增大（最大Qm=426）和介电弥散指数先减小后增大。（3）Cu 掺杂 BST+xCuO（BST+xCu,x=0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%）陶瓷通过传统固相合成法制备,通过XRD图谱表明了所有陶瓷均为四方相钙钛矿结构。SEM揭示了随着Cu含量的增加使得陶瓷晶粒生长受阻,过量Cu会让陶瓷晶粒之间出现孔隙。此外,研究发现了随着Cu含量增加使得陶瓷介电常数峰变尖锐（弥散特性降低）,并且在保持居里温度稳定前提下提高了陶瓷介电性能。在Cu掺杂含量为0.8%时,BST+xCu陶瓷取得最佳电学性能:最大介电常数εmax=5.23×104;最大剩余极化强度Pr=10.53 μC/cm2;最低矫顽电场Ec=1.01 kV/cm;最大双极应变和最大单极应变分别为0.114%和0.116%;低电场（E=10 kV/cm）下获得最大的双极和单极逆压电系数分别为676 pm/V和808 pm/V;弱场最大压电系数和平面机电耦合系数分别为878 pC/N和0.562。通过瑞利法则分析了本征贡献与非本征贡献对陶瓷的单极应变影响,发现x=0.8%处陶瓷的高应变量主要以本征贡献为主导作用。（4）本文主要选择了 BNT和BST基无铅陶瓷材料来对比说明了结构与电学性能之间的联系。在BNT基陶瓷材料中具有两相共存结构导致了材料优异的电学性能,BST基陶瓷材料具有大尺寸晶粒结构使得电畴容易翻转导致对低电场敏感,并且表现出了优秀的弱场压电性能。因此,我们结合这两个陶瓷体系的各自特点为设计高性能的无铅压电陶瓷提出新思路。
马亚庆[9]（2020）在《Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3无铅压电织构陶瓷的模板籽晶定向生长和电学性能研究》文中认为面对铅污染环境的问题以及世界各国禁止使用含铅材料的法律法规,研制出能够替代PZT体系压电材料的高性能无铅材料已成为一项迫切、重要的课题。Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3（NBT）基压电材料具有良好的温度稳定性、可调控的压电性能、较大的剩余极化强度等优点,在未来有希望代替含铅压电材料。但目前NBT基压电陶瓷的电学性能与商用铅基压电陶瓷相比仍差距很大,陶瓷织构化是通过剪裁晶向有效提升陶瓷电学性能的工艺方法。本论文以0.94Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-0.06BaTiO3（NBT-BT）为研究对象,研究了织构用片状模板的局部化学微晶转化制备历程,采用模板晶粒生长法合成出了晶粒沿[00l]方向生长、具有高织构度的织构陶瓷,并且对陶瓷样品的织构度对各项电学性能产生的影响进行了详细探究。具体如下:首先,本论文采用熔盐法制备Na0.5Bi4.5Ti4O15（NBIT）前驱体,通过调节熔盐/反应物比例、反应温度以及保温时间等参数对NBIT的相结构和微观形貌进行调控,研究反应参数对NBIT合成过程中的相结构形成和微晶各向异性形貌的影响。随后,采用局部化学微晶转化法制备NBT-BT模板籽晶,并运用XRD、SEM、能谱分析（EDS）等表征分析手段,详细地研究了自NBIT转化为NBT-BT模板的局部微晶转化历程,合成出了纯钙钛矿相的、粒径在10μm左右、径厚比满足织构要求的[00l]取向的NBT-BT片状微晶。利用压电力显微镜观测到NBT-BT微晶中存在迷宫畴与条纹畴两种形貌的电畴。此外,该NBT-BT微晶的P-V曲线存在180°的相转,并且其S-V曲线显示有压电响应。其次,采用传统固相法合成NBT-BT基体细晶,通过调整反应条件,制备出了纯钙钛矿相的、粒径200～300 nm范围内的细晶基体。基于合成的NBT-BT模板籽晶与基体细晶,使用模板晶粒生长法合成出了沿[00l]方向生长的NBT-BT织构陶瓷,并对陶瓷织构历程与定向生长过程进行研究。研究发现,反应条件可以极大地影响陶瓷样品最终的织构度,随着烧结温度与保温时间的增长,陶瓷织构度也会随之增长。在1225℃反应温度下,保温20 h,获得了取向度F001达到80.3%的NBT-BT织构陶瓷。在陶瓷定向生长过程中,模板引导基体细晶沿[00l]方向生长,在奥氏原理的作用下,陶瓷中的取向晶粒尺寸不断变大。高织构度样品中,取向晶粒的直径增长到了20μm,无取向晶粒大部分消失。最后,对不同取向度织构陶瓷的介电、压电以及铁电性能进行了测试分析,并且与无取向陶瓷进行对比,研究了陶瓷取向度、极化状态等因素对陶瓷的各项电学性能的影响规律,摸索出了NBT-BT织构陶瓷的最佳制备工艺。研究发现,用TGG方法对NBT-BT陶瓷进行织构化,可有效地提升陶瓷电学性能。介电性能方面,织构陶瓷的Tm在270℃附近,相较于无取向陶瓷提高了10℃,弛豫铁电相变温度TF-R在125℃附近,相较于普通陶瓷提高了25℃。压电性能方面,无取向陶瓷的压电系数d33约128 p C/N,织构陶瓷的压电系数最高达到了241 pC/N,相较于无取向陶瓷,压电性能提升了1.85倍。铁电性能方面,在60k V/cm的外加交变电场下,无取向陶瓷的矫顽场Ec为30 k V/cm,剩余极化强度Pr为20μC/cm2,而织构陶瓷的Ec降低至25 k V/cm,Pr提升到了37μC/cm2,与无取向陶瓷相比,织构陶瓷的铁电学性能大大提升,并且更易极化。此外,织构陶瓷的最大应变Sm和高场压电系数比普通陶瓷均高出一倍,并显着降低了其应变滞后。本课题可为无铅材料的压电增性研究添加新的内容,为织构陶瓷的合成工艺发展确立一定的基础,有着重大的理论意义与丰富的实用化价值。
王雷杰[10]（2020）在《钛酸铋钠基铁电材料的压电、机电响应和储能行为的研究》文中认为压电陶瓷作为可以将电能与机械能相互转换的新型功能材料,其材料本身有着优异的物理特性和稳定的化学性质,并且具有成本低廉,易于加工成多种形状等优点,受到了人们的广泛关注。然而传统的铅基压电陶瓷因为会对环境和人类造成危害,所以使得研究和开发高性能的无铅压电陶瓷体系成为了新时代的必然趋势。在无铅压电陶瓷体系中,钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称BNT)陶瓷因为有着居里温度高,机电耦合系数好和铁电压电性能优异等优点而备受关注。但是该材料也有着较高的电导率和矫顽场,极化困难等缺点。因此,本论文通过固溶改性和构建0-3型复合材料的手段对BNT材料进行改性,对其微观结构、压电、介电、铁电、电致应变和储能性能进行了研究。基于固溶改性的方法成功制备了 BNT基的二元固溶体0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3 纳 米 棒（BNT-BT NWs）和（1-x）Bi0.5Na0.5TiO3-x(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3（BNT-xBCZT）以及 BNT 基的三元固溶体（1-x）(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBiScO3（BNT-BT-xBS）。BT NWs 的引入可以使得BNT陶瓷完成室温下铁电相到遍历弛豫相的转变,从而获得具有良好温度稳定性的大应变（S=0.17%）。而BCZT的掺杂同样使得BNT逐渐从铁电相转变为遍历弛豫相,并在组分x=0.08时获得优异的应变性能（S=0.46%）。通过将BS引入到BNT-BT的二元固溶体中,成功的将TF-R调节到室温,从而获得0.35%的大应变以及具有0.018 m4/C2的良好热稳定的高电致伸缩系数。通过构建BNT基0-3型复合材料,成功的制备了 0.83(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.17(Bi0.5K0.5)TiO3:xZnO（BNT-BKT:xZnO）和 0.92(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06BaTiO3-0.02(K0.5Na0.5)NbO3:xBi4Ti3O12（BNT-BT-BKT:xBiT）复合陶瓷。前者通过引入ZnO改善BNT陶瓷的压电性能（d33～109pC/N）,并且提高陶瓷压电性能的温度稳定性（120℃时,d33约为初始值的73%）和应变性能的疲劳稳定性（循环105次后,S的变化程度<8%）。后者通过引入BiT,成功的实现了大的应变（S=0.2%）和具有优异的温度稳定性的电致伸缩性能（Q33=0.0327 m4/C2）。利 用 固 溶改性 的 方法制 备 了（1-x）（0.9CaTiO3-0.1BiScO3）-x(0.955Bi0.5Na0.5TiO3-0.045BaAl0.5Ta0.5O3)（（1-x）CT-BS-xBNT-BAT）和（1-x）(0.65Bi0.5Na0.5TiO3-0.35Sr0.85Bi0.1TiO3)-xAgNbO3（BNT-SBT-xAN）来研究其储能特性。前者通过引入线性材料CT-BS,成功的提高击穿场强和降低剩余极化强度,实现了优异的储能性能（Wrec=3.13 J/cm3和η=88.4%）,并且获得了良好的频率和疲劳稳定性。后者通过SBT来调节BNT基和AN基陶瓷的优缺点,实现了Wrec=4.53J/cm3和η=86.7%的出色的储能性能和较为优异的温度、频率和疲劳稳定性。
二、压电陶瓷材料的微观分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、压电陶瓷材料的微观分析（论文提纲范文）
（1）Bi0.5Li0.5ZrO3和MZrO3（M=Ca,Sr,Ba）共掺KNN基陶瓷的结构和压电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 压电效应与压电材料简介 |
| 1.2 无铅压电陶瓷种类及其特点 |
| 1.2.1 钨青铜型无铅压电陶瓷 |
| 1.2.2 铋层状结构无铅压电陶瓷 |
| 1.2.3 钙钛矿结构无铅压电陶瓷 |
| 1.3 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷研究现状 |
| 1.3.1 纯KNN压电陶瓷简介 |
| 1.3.2 KNN基陶瓷制备工艺的研究发展 |
| 1.3.3 KNN基陶瓷掺杂改性的研究发展 |
| 1.4 论文研究的主要内容以及目的 |
| 第2章 实验设计及方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 陶瓷样品制备流程 |
| 2.2.1 粉体配料 |
| 2.2.2 粉料球磨 |
| 2.2.3 粉料预烧 |
| 2.2.4 粉料研磨与成形 |
| 2.2.5 陶瓷烧结 |
| 2.3 性能测试与表征 |
| 2.3.1 微观结构-X射线衍射 |
| 2.3.2 微观形貌 |
| 2.3.3 电学性能 |
| 第3章 Bi_(0.5)Li_(0.5)Zr O_3和CaZrO_3共掺KNN基陶瓷的结构与电学性能 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 KNN-xBLZ-CZ陶瓷的晶体结构 |
| 3.3 KNN-xBLZ-CZ陶瓷的微观形貌 |
| 3.4 KNN-xBLZ-CZ陶瓷的介电性能 |
| 3.5 KNN-xBLZ-CZ陶瓷的压电性能 |
| 3.6 KNN-xBLZ-CZ陶瓷的铁电性能 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 SrZrO_3、BaZrO_3替换CaZrO_3掺入KNN基陶瓷的结构与电学性能对比 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 SrZrO_3、BaZrO_3掺入陶瓷的晶体结构对比 |
| 4.3 SrZrO_3、BaZrO_3掺入陶瓷的微观形貌对比 |
| 4.4 SrZrO_3、BaZrO_3掺入陶瓷的介温性能对比 |
| 4.5 SrZrO_3、BaZrO_3掺入陶瓷的压电性能对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 综合改性的KNNS-BLZ-S_yBCZ三元系陶瓷性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 KNNS-BLZ-S_yBCZ陶瓷的晶体结构 |
| 5.3 KNNS-BLZ-S_yBCZ陶瓷的微观形貌 |
| 5.4 KNNS-BLZ-S_yBCZ陶瓷的介温性能 |
| 5.5 KNNS-BLZ-S_yBCZ陶瓷的压电性能 |
| 5.6 KNNS-BLZ-S_yBCZ 陶瓷的铁电性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间研究成果 |
（2）基于相界工程的钙钛矿无铅铁电陶瓷的制备、结构、电学及储能特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电陶瓷的相界 |
| 1.3 铁电陶瓷材料的基本性质 |
| 1.4 无铅铁电陶瓷材料的研究进展 |
| 1.5 本论文研究目的和主要研究内容 |
| 2 铁电陶瓷的制备基础、工艺及测试手段 |
| 2.1 实验设备和原料 |
| 2.2 铁电陶瓷的制备工艺 |
| 2.3 性能测试手段 |
| 3 (Ba_(0.06)Bi_(0.47)Na_(0.47))_(1-x)La_xTi_(1-y)Zr_yO_3无铅铁电陶瓷的制备、结构及储能特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 La/Zr-x/y-BBNT陶瓷的制备过程 |
| 3.3 La/Zr-x/y-BBNT陶瓷的相结构与微观结构 |
| 3.4 La/Zr-x/y-BBNT陶瓷的介电性质 |
| 3.5 La/Zr-x/y-BBNT陶瓷的储能性质与稳定性 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 [(Bi_(0.55)Na_(0.45))_(0.94)Ba_(0.06)]_(0.98)La_(0.02)TiO_3-Ag NbO_3铁电陶瓷的制备、结构及储能性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BNBLT-xAN陶瓷的制备方法 |
| 4.3 BNBLT-xAN陶瓷的微观结构与相结构 |
| 4.4 BNBLT-xAN陶瓷的介电性质 |
| 4.5 BNBLT-xAN陶瓷的储能性质及其稳定性 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 [(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)]_(0.98)La_(0.02)TiO_3-KNb_(0.6)Ta_(0.4)O_3无铅铁电陶瓷的制备、结构及储能性质研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BNTBTL-100xKNT陶瓷的制备办法 |
| 5.3 BNTBTL-100xKNT陶瓷的微观结构与相结构 |
| 5.4 BNTBTL-100xKNT陶瓷的介电性 |
| 5.5 BNTBTL-100xKNT陶瓷的储能性质与稳定性 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 (1-x)BaTiO_3-x CaZrO_3无铅压电陶瓷的制备、结构、压电性能及相界附近高压电性起源研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 (1-x)BaTiO_3-xCaZrO_3陶瓷的制备方法 |
| 6.3 (1-x)BaTiO_3-xCaZrO_3陶瓷的相结构和微观表征 |
| 6.4 (1-x)BaTiO_3-xCaZrO_3陶瓷的介电性 |
| 6.5 (1-x)BaTiO_3-xCaZrO_3陶瓷的介电性 |
| 6.6 (1-x)BaTiO_3-xCaZrO_3陶瓷的介电性 |
| 6.7 (1-x)BaTiO_3-xCaZrO_3陶瓷的畴结构 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在校期间研究成果 |
（3）大功率压电陶瓷材料及其测试系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 压电效应和压电陶瓷 |
| 1.1.1 压电效应 |
| 1.1.2 铁电体 |
| 1.2 压电材料的性能参数 |
| 1.3 机械品质因数 |
| 1.3.1 机械品质因数Q_m |
| 1.3.2 机械品质因数Q_m的传统测试方法 |
| 1.4 高Q_m压电材料的研究进展 |
| 1.4.1 二元系压电陶瓷 |
| 1.4.2 三元系压电陶瓷 |
| 1.4.3 四元系压电陶瓷 |
| 1.5 压电材料的大功率测试进展 |
| 1.5.1 恒定电压法 |
| 1.5.2 恒定电流法 |
| 1.5.3 脉冲驱动法 |
| 1.6 课题研究的目的与内容 |
| 第2章 压电振子的模型和机械品质因数的理论计算 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 压电振子的理论模型 |
| 2.2.1 压电振子 |
| 2.2.2 压电振子的等效电路 |
| 2.3 谐振状态下机械品质因数的理论计算 |
| 2.3.1 定义式法 |
| 2.3.2 3dB法 |
| 2.4 两种计算方法的实验对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 中性Pb(Zr,Ti)O_3基陶瓷压电性能的调控 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 MnCO_3调控PZT基压电陶瓷的性能 |
| 3.3.1 烧结温度的选取 |
| 3.3.2 MnCO_3对PBSZT-LBCu陶瓷相结构的影响 |
| 3.3.3 MnCO_3对PBSZT-LBCu陶瓷微观形貌的影响 |
| 3.3.4 MnCO_3对PBSZT-LBCu压电陶瓷电学性能的影响 |
| 3.3.5 PBSZT-LBCu-0.25wt.%MnCO_3压电陶瓷的温度稳定性 |
| 3.3.6 MnO_2掺杂与MnCO_3掺杂的性能对比 |
| 3.4 尺寸对压电陶瓷性能的影响 |
| 3.4.1 尺寸对压电陶瓷相结构的影响 |
| 3.4.2 尺寸对压电陶瓷微观形貌的影响 |
| 3.4.3 尺寸对电学性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 硬性Pb(Zr,Ti)O_3基陶瓷压电性能的调控 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3的相结构 |
| 4.3 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3的微观形貌 |
| 4.4 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3的电学性能 |
| 4.5 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3陶瓷样品的温度稳定性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 压电陶瓷的大功率测试系统 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 测试原理的研究 |
| 5.2.1 压电陶瓷等效电路模型的优化 |
| 5.2.2 脉冲驱动法 |
| 5.3 测试系统的工作流程 |
| 5.4 仪器搭建中的关键问题和解决方案 |
| 5.4.1 测试系统的工作流程的改进 |
| 5.4.2 获取稳定的放大驱动信号 |
| 5.4.3 信号发生器和数字示波器的同时触发 |
| 5.5 测试系统的软件开发 |
| 5.5.1 Lab VIEW简介 |
| 5.5.2 软件主界面的设计 |
| 5.5.3 测试系统操作界面 |
| 5.5.4 测试系统程序框图 |
| 5.5.5 信号发生器模块的设计及其功能 |
| 5.5.6 数字示波器模块的设计及其功能 |
| 5.5.7 数据存储 |
| 5.6 测试系统的验证 |
| 5.7 压电陶瓷的大功率特性测试 |
| 5.7.1 测试样品的制备 |
| 5.7.2 大功率测试前的预实验 |
| 5.7.3 PZT基陶瓷样品谐振状态下的机械品质因数变化 |
| 5.7.4 PZT基陶瓷样品p模式下的机械品质因数变化 |
| 5.7.5 p模式,中性、硬性PZT基压电陶瓷谐振状态下的机械品质因数的对比 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文的主要研究工作 |
| 6.2 本文的创新之处 |
| 6.3 后续工作及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）KNN基无铅压电陶瓷的制备及其微位移特性微观调控技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微位移驱动技术 |
| 1.2.1 微位移系统 |
| 1.2.2 微位移驱动器 |
| 1.3 压电材料概述 |
| 1.3.1 压电效应 |
| 1.3.2 压电方程 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 压电材料种类及其发展 |
| 1.4.2 PZT压电驱动器微位移装置的研究现状 |
| 1.4.3 KNN基无铅压电陶瓷研究进展 |
| 1.4.4 工程陶瓷磨削技术研究现状 |
| 1.4.5 应力对压电陶瓷性能影响的研究现状 |
| 1.4.6 无铅压电陶瓷驱动器研究进展 |
| 1.5 存在的问题 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 KNNS-BNKZ无铅压电陶瓷的制备与相界构建 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 晶格畸变与物相结构分析 |
| 2.3.2 显微组织结构观察与分析 |
| 2.3.3 电学性能 |
| 2.4 本章结论 |
| 第三章 KNNS-BNKZ微观结构与迟滞非线性研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 相结构及压电性能 |
| 3.3.2 显微结构 |
| 3.3.3 电滞回线与蝴蝶应变曲线测试与分析 |
| 3.4 位移特性实验及线性回归分析 |
| 3.5 压电陶瓷迟滞特性 |
| 3.5.1 压电陶瓷迟滞特性及常用模型 |
| 3.5.2 压电陶瓷迟滞特性试验 |
| 3.6 本章结论 |
| 第四章 KNNS-BNKZ陶瓷薄片的制备及工艺参数对其性能的影响 |
| 4.1 工程陶瓷的磨削参数设置 |
| 4.2 磨削力的影响因素 |
| 4.3 应力对微观结构的影响 |
| 4.4 KNNS-BNKZ陶瓷的磨削实验 |
| 4.5 实验结果与讨论 |
| 4.5.1 表面形貌观测 |
| 4.5.2 磨削后物相变化 |
| 4.5.3 磨削对陶瓷压电性能影响 |
| 4.5.4 压电陶瓷居里温度测试 |
| 4.5.5 铁电性能的变化 |
| 4.6 本章结论 |
| 第五章 KNNS-BNKZ粘结叠层驱动器制作与性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 驱动器的仿真 |
| 5.2.1 有限元建模 |
| 5.2.2 物理设定 |
| 5.2.3 网格单元划分 |
| 5.2.4 有限元求解及后处理 |
| 5.3 驱动器的制作及测试实验 |
| 5.4 驱动器性能测试实验 |
| 5.4.1 位移电压数据测试 |
| 5.4.2 驱动器位移电压关系线性回归分析 |
| 5.5 本章结论 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本论文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间学术成果及获奖 |
| 一、论文 |
| 二、专利 |
| 三、获奖 |
（5）铁酸铋基无铅压电陶瓷的掺杂与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 主要的无铅压电陶瓷种类及其特点 |
| 1.2.1 铋层结构无铅压电陶瓷 |
| 1.2.2 铌酸盐系无铅压电陶瓷 |
| 1.2.3 钛酸盐系无铅压电陶瓷 |
| 1.2.4 铁酸铋基无铅压电陶瓷 |
| 1.3 BiFeO_3-BaTiO_3无铅压电陶瓷的研究进展 |
| 1.3.1 BiFeO_3-BaTiO_3无铅压电陶瓷的准同型相界 |
| 1.3.2 BiFeO_3-BaTiO_3无铅压电陶瓷的改性研究 |
| 1.4 本论文研究的主要内容 |
| 第二章 0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3陶瓷的制备与测试方法 |
| 2.1 0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3陶瓷的制备方法 |
| 2.1.1 配方设计 |
| 2.1.2 实验原料与实验仪器 |
| 2.1.3 工艺流程 |
| 2.2 0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3陶瓷的测试方法 |
| 2.2.1 结构表征方法 |
| 2.2.2 性能测试方法 |
| 第三章 Mn掺杂对BiFeO_3-BaTiO_3压电陶瓷的结构和电性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Mn掺杂陶瓷的物相分析 |
| 3.3 Mn掺杂陶瓷的微观分析 |
| 3.4 Mn掺杂陶瓷的介电性能 |
| 3.5 Mn掺杂陶瓷的电导性能 |
| 3.6 Mn掺杂陶瓷的阻抗谱 |
| 3.7 Mn掺杂陶瓷的压电性能 |
| 3.8 Mn掺杂陶瓷的铁电性能 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 Cu掺杂对BiFeO_3-BaTiO_3压电陶瓷的结构和电性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Cu掺杂陶瓷的物相分析 |
| 4.3 Cu掺杂陶瓷的微观分析 |
| 4.4 Cu掺杂陶瓷的介电性能 |
| 4.4.1 相对介电常数ε_r和介电损耗tanδ |
| 4.4.2 弛豫程度和弥散系数 |
| 4.5 Cu掺杂陶瓷的电导性能 |
| 4.6 Cu掺杂陶瓷的阻抗谱 |
| 4.7 Cu掺杂陶瓷的压电性能 |
| 4.8 Cu掺杂陶瓷的铁电性能 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂对BiFeO_3-BaTiO_3压电陶瓷的结构和电性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的物相分析 |
| 5.3 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的微观分析 |
| 5.4 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的介电性能 |
| 5.5 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的电导性能 |
| 5.6 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的阻抗谱 |
| 5.7 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的铁电性能 |
| 5.8 Bi(Mg_(2/3)Nb(1/3))O_3掺杂陶瓷的压电性能 |
| 5.9 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）铋层状基压电陶瓷的微观结构及介电性能调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 电介质材料与压电材料 |
| 1.1.1 电介质材料 |
| 1.1.2 压电效应与压电陶瓷 |
| 1.1.3 压电陶瓷的应用及研究进展 |
| 1.2 高温铋层状基压电陶瓷材料结构及其特性 |
| 1.2.1 高温铋层状无铅压电陶瓷的结构及分类 |
| 1.2.2 高温铋层状无铅压电陶瓷的制备方法 |
| 1.2.3 高温铋层状无铅压电陶瓷的性能特点 |
| 1.2.4 高温铋层状无铅压电陶瓷的研究现状及存在问题 |
| 1.3 钛酸铋钡基无铅压电陶瓷的研究现状 |
| 1.3.1 制备工艺优化BaBi_4Ti_4O_(15) 基无铅压电陶瓷研究现状 |
| 1.3.2 离子掺杂改性BaBi_4Ti_4O_(15) 基无铅压电陶瓷的研究现状 |
| 1.4 本论文研究的目的和意义 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.5 本论文研究的主要内容 |
| 2 陶瓷样品的制备工艺及性能表征 |
| 2.1 实验所用原料及测试仪器 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 陶瓷样品的制备工艺 |
| 2.2.1 实验研究方案及技术路线 |
| 2.2.2 实验制备工艺流程 |
| 2.3 陶瓷样品的性能测试 |
| 2.3.1 密度测试 |
| 2.3.2 结构测试 |
| 2.3.3 显微组织形貌测试 |
| 2.3.4 介电性能测试 |
| 2.3.5 阻抗测试 |
| 2.3.6 激活能测试 |
| 2.3.7 压电性能测试 |
| 2.3.8 机电性能测试 |
| 3 A位离子改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷介电性能的影响 |
| 3.1 Nd~(3+)改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷的XRD结构分析 |
| 3.2 Nd~(3+)改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷的断口扫描分析 |
| 3.3 Nd~(3+)改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷的介电性能的影响 |
| 3.4 Nd~(3+)改性BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷的居里-外斯拟合 |
| 3.5 Nd~(3+)改性BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷的洛伦兹拟合 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 A、B位离子复合改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷介电性能的影响 |
| 4.1 B位离子改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷介电性能的影响 |
| 4.1.1 BaBi_(4-x)Ti_(4-x)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(2x)O_(15) 陶瓷的结构分析 |
| 4.1.2 BaBi_(4-x)Ti_(4-x)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(2x)O_(15) 陶瓷的晶格常数变化分析 |
| 4.1.3 BaBi_(4-x)Ti_(4-x)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(2x)O_(15) 陶瓷的微观组织形貌 |
| 4.1.4 BaBi_(4-x)Ti_(4-x)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(2x)O_(15) 陶瓷的介电性能分析 |
| 4.1.5 BaBi_(4-x)Ti_(4-x)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(2x)O_(15) 陶瓷的阻抗分析 |
| 4.1.6 BaBi_(4-x)Ti_(4-x)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(2x)O_(15) 陶瓷的电阻率及激活能分析 |
| 4.2 A、B位离子复合改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷介电性能的影响 |
| 4.2.1 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的结构分析 |
| 4.2.2 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的晶格常数变化分析 |
| 4.2.3 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的微观组织形貌 |
| 4.2.4 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的微观组织分析 |
| 4.2.5 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的介电性能分析 |
| 4.2.6 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的阻抗分析 |
| 4.2.7 Ba_(1-x)(K_(0.5)Bi_(0.5))_xBi_(3.91)Ti_(3.91)(Cu_(1/3)V_(2/3))_(0.18)O_(15) 陶瓷的电导与激活能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 B位离子改性对BaBi_4Ti_4O_(15) 陶瓷电学性能的影响 |
| 5.1 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的结构分析 |
| 5.2 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的晶格常数变化分析 |
| 5.3 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的断口扫描分析 |
| 5.4 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的介电温谱分析 |
| 5.5 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的室温阻抗分析 |
| 5.6 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的变温阻抗分析 |
| 5.7 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的电阻率及激活能 |
| 5.8 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的压电性能 |
| 5.9 BaBi_4Ti_(4-x)(Cu_(0.5)W_(0.5))_xO_(15) 陶瓷的机电性能 |
| 5.10 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（7）高温压电能量收集材料的构建与性能调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高温压电能量收集技术 |
| 1.1.1 压电能量收集技术基础 |
| 1.1.2 高温压电能量收集材料的性能参数要求 |
| 1.2 高温压电材料体系 |
| 1.2.1 铋层状结构材料体系 |
| 1.2.2 钨青铜结构材料体系 |
| 1.2.3 钙钛矿结构材料体系 |
| 1.3 BS-PT体系高温压电材料研究进展 |
| 1.3.1 BS-PT材料体系结构 |
| 1.3.2 BS-PT材料体系研究进展 |
| 1.3.3 BS-PT高温器件及应用 |
| 1.4 本课题的研究内容及意义 |
| 第2章 压电陶瓷制备工艺及测试技术 |
| 2.1 压电陶瓷的制备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 传统固相法制备压电陶瓷工艺 |
| 2.2 实验设备及性能表征 |
| 2.2.1 主要实验设备 |
| 2.2.2 性能测试与表征 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 高温压电材料体系的筛选与制备 |
| 3.1 几种典型压电陶瓷的高温退极化行为研究 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 实验部分 |
| 3.1.3 结果与讨论 |
| 3.1.4 小结 |
| 3.2 BS-PT体系陶瓷的制备与能量收集特性 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 实验部分 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 第4章 高居里温度BS-BF-PT材料体系的构建与性能调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 相结构演化与形貌分析 |
| 4.3.2 电学性能表征与分析 |
| 4.3.3 氧气气氛烧结对BS-BF-PT材料压电性能的提升机制 |
| 4.3.4 淬火工艺对BS-BF-PT材料压电性能的提升机制 |
| 4.3.5 BS-BF-PT压电陶瓷的高温能量收集特性 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于相界设计构建PIN-BS-PT宽温稳定能量收集材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 xPIN-yBS-zPT三元材料体系设计 |
| 5.2.2 材料制备 |
| 5.2.3 样品表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 xPIN-yBS-zPT体系MPB位置的确定 |
| 5.3.2 MPB组成高压电性能机制探讨 |
| 5.3.3 高压电性与高热稳定性起源机制探讨 |
| 5.3.4 xPIN-yBS-zPT体系高温能量收集性能评价 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 高性能BS-PT-BZH高温压电能量收集陶瓷的构建与机制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 zBS-xPT-yBZH三元材料体系设计 |
| 6.2.2 材料制备 |
| 6.2.3 样品表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 zBS-xPT-yBZH三元体系MPB的确定 |
| 6.3.2 zBS-xPT-yBZH三元体系介电、铁电性能 |
| 6.3.3 zBS-xPT-yBZH三元体系高温压电行为 |
| 6.3.4 高温高压电性能机制探讨 |
| 6.3.5 高温压电能量收集性能评价 |
| 6.4 小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 符号说明 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（8）钛酸铋钠和钛锡酸钡基陶瓷的微观结构和电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 钙钛矿型压电陶瓷 |
| §1.3 钙钛矿型陶瓷的压电性能研究现状 |
| §1.4 原位变温压电系数测试 |
| §1.4.1 原位变温压电测试系统 |
| §1.4.2 原位变温压电系数测试分析 |
| §1.5 BNT基和BST基压电陶瓷的结构特性 |
| §1.6 BNT基和BST基压电陶瓷的介电特性 |
| §1.7 BNT基和BST基压电陶瓷的铁电特性 |
| §1.8 BNT基和BST基压电陶瓷的压电特性 |
| §1.9 本文的思路和内容 |
| 第二章 BNT基和BST基压电陶瓷的制备和表征方法 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 陶瓷样品制备过程与表征方法 |
| §2.2.1 测试仪器与陶瓷原料 |
| §2.2.2 陶瓷制备工艺流程 |
| §2.3 结构表征与性能测试 |
| §2.3.1 陶瓷的微观结构测试 |
| §2.3.2 陶瓷的极化和压电性能测试 |
| §2.3.3 陶瓷的介电性能测试 |
| §2.3.4 陶瓷的铁电性能测试 |
| 第三章 BNT-xBT压电陶瓷结构与电性能研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 BNT-xBT陶瓷的表面微观形貌 |
| §3.3 BNT-xBT陶瓷的XRD衍射图谱 |
| §3.4 BNT-xBT陶瓷的拉曼散射光谱 |
| §3.5 BNT-xBT陶瓷的介电性能和弥散特性研究 |
| §3.6 BNT-xBT陶瓷的铁电性能研究 |
| §3.7 BNT-xBT陶瓷的循环电场电性能研究 |
| §3.8 BNT-xBT陶瓷的压电性能研究 |
| §3.8.1 BNT-xBT陶瓷的弱场压电性能和变温原位压电性能研究 |
| §3.8.2 BNT-xBT陶瓷的强场压电性能的瑞利法则分析 |
| §3.9本章小结 |
| 第四章 BST+xCo压电陶瓷结构与电性能研究 |
| §4.1引言 |
| §4.2 BST+xCo陶瓷的微观形貌结构 |
| §4.3 BST+xCo陶瓷的X射线衍射图谱 |
| §4.4 BST+xCo陶瓷的拉曼光谱 |
| §4.5 BST+xCo陶瓷的介电性能分析 |
| §4.6 BST+xCo陶瓷的介电驰豫分析 |
| §4.7 BST+xCo陶瓷的压电性能分析 |
| §4.7.1 BST+xCo陶瓷应变和压电性能 |
| §4.7.2 BST+xCo陶瓷变温弱场压电性能 |
| §4.7.3 BST+xCo陶瓷变温强场压电性能 |
| §4.7.4 BST+xCo陶瓷变温偏场压电性能 |
| §4.8 BST+xCo陶瓷的铁电性能分析 |
| §4.9 BST+xCo陶瓷的电致伸缩和机械品质因数分析 |
| §4.10 本章小结 |
| 第五章 BST+xCu压电陶瓷的结构和电性能研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 BST+xCu陶瓷的微观形貌分析 |
| §5.3 BST+xCu陶瓷的X射线衍射图谱分析 |
| §5.4 BST+xCu陶瓷的介电性能分析 |
| §5.5 BST+xCu陶瓷的铁电性能分析 |
| §5.6 BST+xCu陶瓷的压电性能分析 |
| §5.6.1 BST+xCu陶瓷的强场压电性能 |
| §5.6.2 BST+xCu陶瓷的弱场压电性能 |
| §5.7 BNT和BST基压电陶瓷电学性能对比 |
| §5.8 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者攻读硕士期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（9）Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3无铅压电织构陶瓷的模板籽晶定向生长和电学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 压电陶瓷概述 |
| 1.2.1 压电效应 |
| 1.2.2 铁电效应 |
| 1.2.3 压电陶瓷的发展历程 |
| 1.2.4 无铅压电陶瓷 |
| 1.3 NBT-BT压电陶瓷研究进展 |
| 1.3.1 NBT基钙钛矿结构 |
| 1.3.2 NBT普通陶瓷研究现状 |
| 1.4 压电陶瓷织构研究现状 |
| 1.4.1 织构陶瓷与模板晶粒生长法 |
| 1.4.2 模板籽晶研究现状 |
| 1.4.3 NBT织构陶瓷研究现状 |
| 1.5 本文的课题来源及研究的目的和意义 |
| 第二章 片状NBT-BT模板籽晶的制备与结构研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 片状NBIT前驱体的相结构与微观形貌调控研究 |
| 2.2.1 NBIT前驱体的制备工艺 |
| 2.2.2 1:1.5熔盐比下反应温度对NBIT物相结构及微观形貌的影响.. |
| 2.2.3 熔盐配比对NBIT物相结构及微观形貌的影响 |
| 2.2.4 1:15熔盐比下反应温度对NBIT物相结构及微观形貌的影响 |
| 2.3 NBT-BT模板籽晶的相结构与微观形貌调控研究 |
| 2.3.1 NBT-BT模板籽晶的制备工艺 |
| 2.3.2 反应温度对NBT-BT物相结构及微观形貌的影响 |
| 2.4 局部化学微晶的转化机理研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 NBT-BT陶瓷定向生长及织构历程研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NBT-BT基体细粉的合成与结构研究 |
| 3.2.1 NBT-BT基体细粉的制备工艺 |
| 3.2.2 NBT-BT基体细粉的相结构与微观形貌研究 |
| 3.3 NBT-BT陶瓷的模板晶粒定向生长研究 |
| 3.3.1 NBT-BT织构陶瓷的制备工艺 |
| 3.3.2 NBT-BT基体细粉与模板籽晶的相结构与微观形貌对比研究 |
| 3.3.3 NBT-BT织构陶瓷素坯的相结构与微观形貌研究 |
| 3.3.4 NBT-BT陶瓷织构度随烧结温度变化的研究 |
| 3.3.5 NBT-BT织构陶瓷微观形貌的演变研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 NBT-BT织构陶瓷电学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 NBT-BT模板籽晶微区压电响应研究 |
| 4.3 NBT-BT织构陶瓷的电学性能研究 |
| 4.3.1 NBT-BT织构陶瓷的介电性能研究 |
| 4.3.2 NBT-BT织构陶瓷的压电性能研究 |
| 4.3.3 NBT-BT织构陶瓷的铁电性能研究 |
| 4.3.4 NBT-BT织构陶瓷的场致应变研究 |
| 4.3.5 NBT-BT无取向陶瓷与织构陶瓷的电学性能对比研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（10）钛酸铋钠基铁电材料的压电、机电响应和储能行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRCT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 压电材料的概述 |
| 1.2.1 压电效应 |
| 1.2.2 铁电效应 |
| 1.2.3 电致应变 |
| 1.2.4 介电性能 |
| 1.3 无铅压电陶瓷的简介 |
| 1.3.1 BaTiO_3基无铅压电陶瓷 |
| 1.3.2 Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基无铅压电陶瓷 |
| 1.3.3 铌酸盐系无铅压电陶瓷 |
| 1.3.4 钨青铜结构无铅压电陶瓷 |
| 1.3.5 铋层状结构无铅压电陶瓷 |
| 1.4 BNT基无铅压电陶瓷研究进展 |
| 1.4.1 压电性能的研究 |
| 1.4.2 电致应变性能的研究进展 |
| 1.4.3 电介质储能性能的研究进展 |
| 1.4.4 温度稳定性的研究进展 |
| 1.5 本课题的研究思路及内容 |
| 第2章 样品的制备及表征 |
| 2.1 陶瓷的制备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验工艺流程 |
| 2.2 陶瓷的结构分析和性能表征 |
| 2.2.1 物相结构分析 |
| 2.2.2 显微结构分析 |
| 2.2.3 介电性能表征 |
| 2.2.4 压电性能表征 |
| 2.2.5 铁电及应变性能表征 |
| 2.2.6 击穿强度性能表征 |
| 第3章 BNT基二元及三元体系的陶瓷的结构和压电机电性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BT NWs掺杂BNT基陶瓷的结构和性能研究 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 3.2.3 介电性能 |
| 3.2.4 铁电性能和电致应变 |
| 3.2.5 温度稳定性 |
| 3.2.6 疲劳和频率稳定性 |
| 3.3 BCZT掺杂BNT基陶瓷的结构和性能研究 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 3.3.3 介电性能 |
| 3.3.4 铁电性能和电致应变 |
| 3.3.5 温度稳定性和频率稳定性 |
| 3.4 BS掺杂BNT-6BT陶瓷的结构和性能研究 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 相结构和微观结构 |
| 3.4.3 介电性能 |
| 3.4.4 铁电性能和电致应变 |
| 3.4.5 温度稳定性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 0-3型复合BNT基陶瓷的结构和性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 0-3型BNT-BKT: xZnO复合陶瓷的结构和性能研究 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 4.2.3 介电性能 |
| 4.2.4 压电性能、铁电性能和电致应变 |
| 4.2.5 温度稳定性 |
| 4.2.6 疲劳稳定性 |
| 4.3 0-3型BNT-BT-KNN: xBiT复合陶瓷的结构和性能研究 |
| 4.3.1 实验过程 |
| 4.3.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 4.3.3 介电性能 |
| 4.3.4 铁电性能和电致应变 |
| 4.3.5 温度稳定性 |
| 4.3.6 频率稳定性和疲劳稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 BNT基弛豫铁电陶瓷的储能行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CT-BS掺杂的BNT-BAT陶瓷的储能行为研究 |
| 5.2.1 实验过程 |
| 5.2.2 不同组分储能性能 |
| 5.2.3 相结构和微观结构 |
| 5.2.4 介电性能 |
| 5.2.5 不同电场下储能性能 |
| 5.2.6 温度、频率和疲劳稳定性 |
| 5.2.7 陶瓷电容器的储能性能 |
| 5.2.8 陶瓷电容器的温度稳定性 |
| 5.2.9 陶瓷电容器的疲劳稳定性 |
| 5.3 AN掺杂的BNT-SBT陶瓷的储能行为研究 |
| 5.3.1 实验过程 |
| 5.3.2 相结构和微观结构 |
| 5.3.3 介电性能 |
| 5.3.4 不同组分下储能性能 |
| 5.3.5 不同电场下的储能性能 |
| 5.3.6 温度、频率和疲劳稳定性 |
| 5.3.7 陶瓷电容器性能 |
| 5.3.8 陶瓷电容器的温度稳定性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在读研期间发表的学术论文 |
四、压电陶瓷材料的微观分析（论文参考文献）
- [1]Bi0.5Li0.5ZrO3和MZrO3（M=Ca,Sr,Ba）共掺KNN基陶瓷的结构和压电性能研究[D]. 何蔡旺. 西南大学, 2021(01)
- [2]基于相界工程的钙钛矿无铅铁电陶瓷的制备、结构、电学及储能特性研究[D]. 王华. 四川师范大学, 2021(12)
- [3]大功率压电陶瓷材料及其测试系统研究[D]. 杜宗政. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(08)
- [4]KNN基无铅压电陶瓷的制备及其微位移特性微观调控技术的研究[D]. 张幼明. 江苏大学, 2020
- [5]铁酸铋基无铅压电陶瓷的掺杂与性能研究[D]. 陈丹玲. 华南理工大学, 2020(02)
- [6]铋层状基压电陶瓷的微观结构及介电性能调控[D]. 杨武丽. 西安工业大学, 2020
- [7]高温压电能量收集材料的构建与性能调控[D]. 赵海燕. 北京工业大学, 2020(06)
- [8]钛酸铋钠和钛锡酸钡基陶瓷的微观结构和电性能研究[D]. 张永胜. 桂林电子科技大学, 2020
- [9]Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3无铅压电织构陶瓷的模板籽晶定向生长和电学性能研究[D]. 马亚庆. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [10]钛酸铋钠基铁电材料的压电、机电响应和储能行为的研究[D]. 王雷杰. 杭州电子科技大学, 2020(04)