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(Na0.48K0.52)0.96Li0.04(Nb0.86Ta0.08Sb0.06)O3无铅压电陶瓷的制备与性能研究

2020-12-05童悦,刘永,田冬

童 悦,刘 永,田 冬

(淮南师范学院电子工程学院,安徽淮南232001)

压电陶瓷是一类重要的功能材料,能实现电能和机械能的相互转换,在电子信息、机械工业、仪器仪表等领域有广泛应用。目前应用最为广泛的压电陶瓷是PZT体系压电陶瓷[1-2],但PZT体系陶瓷在制备和使用过程中会产生严重的铅污染,这使其应用受到限制。因此,研发高性能无铅压电陶瓷具有重大战略意义[3-4]。在无铅压电陶瓷材料中,铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3)(简称KNN)基陶瓷具有较高的居里温度和较突出的压电性能,被认为是目前最有可能取代铅基陶瓷的无铅压电候选材料[5-6]。然而,KNN基压电陶瓷存在温度稳定性差和烧结温度区间窄等问题。国内外学者进行了大量的实验研究以改善KNN陶瓷的烧结特性和电学性能[7-8]。为了进一步提高KNN陶瓷的压电性能,人们常常在KNN陶瓷中加入Li、Ta、Sb等元素取代KNN陶瓷钙钛矿结构中的A位或B位阳离子,有效提高了其电学性能[9-12]。本文以微量LiSbO3和LiTaO3掺杂的KNN陶瓷为研究对象,制备了(Na0.48K0.52)0.96Li0.04(Nb0.86Ta0.08Sb0.06)O3(NKLNTS)陶瓷,探究温度对该系陶瓷的微观结构、相变及介电、压电性能的影响,为下一步研究奠定基础。

1 实 验

实验原料。实验采用的试剂为Nb2O5(99.99%)、Ta2O5(99.99%)、K2CO3(99.0%)、Na2CO3(99.8%)、Li2CO3(99.9%)和Sb2O3(99.9%),均购自国药集团化学试剂有限公司。

NKLNTS 陶瓷的制备。将Na2CO3、Li2CO3和K2CO3在110 ℃干燥6 h。各试剂按化学式(Na0.48K0.52)0.96Li0.04(Nb0.86Ta0.08Sb0.06)O3配比进行准确称量,放入氧化锆罐中,用行星式球磨机中球磨10 形成浆料,球磨介质为氧化锆球和无水乙醇。球磨后的浆料70 ℃干燥10 h 后,860 ℃预烧4 h 合成NKLNTS 陶瓷粉体。合成的NKLNTS 粉体用PVA 作粘结剂,用手动压片机在200 MPa 下压制成厚度为1.2 mm、直径为18 mm的圆片。……

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