高性能铌酸钾钠基无铅陶瓷的压电和电卡性能

摘要

压电陶瓷作为一种能够实现机械能和电能相互转换的功能材料,在民用和军事方面都有着广泛应用.随着人们环保及健康意识的提高,高性能兼具环境协调性的无铅压电陶瓷的研究成为了一项紧迫任务.在众多无铅材料中,(K,Na)NbO3(KNN)基陶瓷因其优异的综合性能而受到关注,但是利用相界同时调控高压电和电卡性能的研究偏少.本文采用传统固相方法制备了0.944K0.48Na0.52Nb0.95Sb0.05O3-0.04Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5ZrO3-1.6％(AgxNa1–x)SbO3-0.4％Fe2O3(x=0—1.0)无铅压电陶瓷,重点研究了AgSbO3/NaSbO3对陶瓷相结构、压电和电卡性能的影响.研究结果表明:陶瓷在研究组分范围内均为"三方-正交-四方"三相共存;随着AgSbO3含量的增加,该陶瓷的压电及铁电性能均有所波动(d33=518—563 pC/N,kp=0.45—0.56,Pmax=21—23μC/cm2和Pr=14—17μC/cm2).同时,利用间接法表征了该陶瓷的电卡效应,在居里温度附近得到了较高的电卡温变值(>0.6 K).因此,在KNN基陶瓷中通过相界构建能够同时实现高压电和良好的电卡性能.