陈宏

摘 要： 本文主要讨论了铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的发展过程，研究了铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的特点及其目前的研究现状。

关键词： NKN；压电陶瓷；钙钛矿

【中图分类号】 TQ174 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）14-0235-01

目前研究的无铅压电陶瓷的材料按结构大致可分为以下几类：钨青铜结构、含铋层状结构和钙钛矿结构等。无铅压电陶瓷属于铌酸盐系的钙钛矿结构。

1.铌酸钾钠无铅压电陶瓷的发展

碱性铌酸盐作为一种无铅压电材料目前备受关注，而对碱性铌酸盐的压电性能的研究集中在了（K、Na）NbO3陶瓷的性能研究上。铌酸盐基压电陶瓷的压电性能虽不如PZT系陶瓷优越，但它有较高的居里温度，低的介电常数，较低的机械品质因数Qm值以及高的声传播速度，因此它应用在高频换能器方面，就显得比PZT效果好，而得到广泛应用。

NaNbO3室温下是类钙钛矿结构的反铁电体，存在复杂的结构相变，具有强电场诱发铁电性，类似于PbZrO3。如果加以某种化学助剂改性，也可以使NaNbO3变成铁电相，成为铁电陶瓷。KNbO3陶瓷室温下是钙钛矿型结构的铁电体，其性能与PbTiO3相似。从晶体相变的情况看，KNbO3从高温到低温经历立方→四方转变（435℃），四方→正交转变（225℃），正交→三方转变（-10℃）等相变。立方相是顺电相，而其他三种都是铁电相，居里温度为435℃。KNbO3陶瓷的压电活性较低（kp < 0.30），而对烧结工艺要求却很严，所以不能适应实际生产和使用。如果在KNbO3中添加一定量的NaNbO3，使之形成KNbO3-NaNbO3二元系固溶体陶瓷，则在一定组成范围内，可以得到较低的介电常数和高的耦合系数，使得这种材料具有实用价值[1]。

2.铌酸钾钠无铅压电陶瓷的特点

铌酸钾钠二元系固溶体，化学式可写成（Kl-xNax）NbO3。通过X射线衍射技术和反应热测量表明：NKN陶瓷的相变化非常复杂，这种固溶体Na与K的比例可以在任何范围内连续变化，晶格仍然是钙钛矿结构。……