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Keywords lead—free piezoelectric ； (K0.5Na0.5)NbO3-basad ； solid sintering technology；sinter point
目次
1引言1
1.1压电陶瓷1
1.1.1压电材料与压电陶瓷的发展1
1.1.2压电效应2
1.1.3压电陶瓷的应用2
1.2无铅压电陶瓷3
1.2.1钛酸钡基无铅压电陶瓷3
1.2.2铋层状结构无铅压电陶瓷4
1.2.3钨青铜结构无铅压电陶瓷4
1.2.4钛酸铋钠基无铅压电陶瓷4
1.2.5铌酸钠钾基无铅压电陶瓷5
1.3KNN系无铅压电陶瓷的研究5
1.3.1KNN系无铅压电陶瓷的发展与制备5
1.3.2KNN系无铅压电陶瓷的其他改性方法7
1.4本课题研究主要内容8
2.实验方法9
2.1实验样品制备9
2.1.1实验药品9
2.1.2实验仪器9
2.1.3实验过程10
2.2陶瓷样品性能测量与结构表征12
2.2.1形貌与结构分析12
2.2.2压电常数d33的测定12
2.2.3介电常数εr12
2.2.4电滞回线的表征13
3.温度对KNN陶瓷性能的影响14
3.1形貌与结构分析14
3.2压电常数d33分析15
3.3介电常数εr分析16
3.4电滞回线18
4.展望20
结论21
致谢22
参考文献23
1 引言 人们的生活中处处都有材料,人们的日常生活也离不开材料。材料是现代社会不可缺少的支撑之一。社会高速发展，人们也越来越以来多品种、高性能的新材料。具有力、热、电、磁等功能性质的功能材料，在各种环境、各个行业都有广泛的应用。而压电陶瓷又在功能材料市场中占据极大的分量。
1.1 压电陶瓷 1.1.1 压电材料与压电陶瓷的发展 自 1880 年居里兄弟发现压电效应后，在无数科学家的努力下，压电材料体系已经发展的及其庞大。压电材料作为一种能实现机械能与电能相互转换的高新技术材料，已成为功能材料中应用最普遍、最重要的材料。压电材料的具体分类见图 1-1。 图1-1 压电材料的分类图 Fig.1-1 Classification of piezoelectric materials 在种类繁多的压电材料中，压电陶瓷的种类最多，同样，其应用的领域也最多。 在上世纪40年代之前，只有在压电单晶材料中出现过压电性，直到40年代中期在BaTiO3陶瓷即 BT陶瓷中发现压电效应后，压电材料展开了新的篇章——压电陶瓷。在这之后，压电陶瓷的发现如雨后春笋一般不断涌现。美国B. Jaffe在20世纪50年代发表了关于Pb(Zr, Ti)O3（PZT）压电陶瓷的研究报告； 60年代，在对PZT 陶瓷掺杂改性后，使得三元系和四元系 PZT陶瓷得到发展；与此同时，日本的松下电气公司和三洋电机公司分别研制出了 PCM 压电陶瓷系列Pb(Mgl／3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3和PSM压电陶瓷系列Pb(Col/3Nb2／3)O3-PbZrO3-PbTiO3。
1.1.2 压电效应 压电效应于 1880 年被居里兄弟所发现。他们在研究石英晶体的热释电现象和晶体对称性是发现了这个效应。 压电效应是可以将机械能转化成电能一种机电耦合效应。其产生机理可由图 1-2 解释。图 1-2（a）表示陶瓷晶体中质点在某方向上的投影。在晶体没有受到外力作用的情况下，其正、负电荷中心没有重合在一起，也就是说电矩发生了变化，这时就会使晶体表面产生荷电现象。图 1-2（b）表示晶体受到压缩时的荷电情况。图 1-2（c）表示晶体受到拉伸时的荷电情况，即在这种机械力的作用下，晶体的表面电荷正负相反。 图1-2 压电效应的产生机理示意图 Fig. 1-2 Schematic diagram of the mechanism of piezoelectric effect 压电效应存在正、逆两种效应。正压电效应表示当压电晶体在外力作用下产生形变时，表面出现于外力成线性比例的电荷积累的现象。而当晶体在外电场的激励下，在特定方向发生形变或谐振，从而使电能转变为机械能的现象就是逆压电效应[1-4]。