高居里温度铋层状结构铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9))压电陶瓷

摘要

压电材料是一类重要的功能材料,在国民经济的多个领域有着重要应用.在能源、航空航天、国防工业等高端技术领域,压电材料的应用已经从常规使用转向极端环境下的服役,这要求压电材料和压电传感器能够在更高的温度下工作.作为高温压电材料,Aurivillius型铋层状结构铁电体由于其特殊的层状结构和较高的居里温度(Tc)引起了研究人员的广泛关注.铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9))是一种典型的铋层状结构铁电体.由于具有较高的居里温度(Tc~940℃),近年来铌酸铋钙作为高温压电传感器材料受到了广泛的关注.本文主要介绍高居里温度铌酸铋钙压电陶瓷的研究进展.通过组分优化,铌酸铋钙的压电性能可得到显著提高.研究发现,A位离子取代比B位离子取代更有助于提高铌酸铋钙的压电性能,同时A位离子和B位离子共取代能够显著提高铌酸铋钙的压电性能.模板晶粒生长、放电等离子体烧结等织构化技术可进一步提高铌酸铋钙的压电性能.最新研究显示,性能优化的铌酸铋钙压电陶瓷的压电系数d33可达20 pC/N,同时居里温度Tc高达900℃,铌酸铋钙陶瓷是适合于压电传感器应用的一类高温压电材料.本文最后对提高铌酸铋钙压电性能提出了展望.