BaTiO3基无铅陶瓷大电致伸缩系数研究

作者:陈小明; 李国荣
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微位移车手在航空航天、半导体和工业领域有着重要的应用。现在市场上的大多数材料都是铅基压电陶瓷材料。考虑到环境保护和监管限制,开发具有优异电致伸缩性能的无铅陶瓷材料已成为当务之急。作为一种ABO3型铁电体,(Ba、Ca)(Ti、Zr)O3(BCTZ),无铅陶瓷因其高电压系数而备受关注。在这项工作中,在固相法的帮助下,制备了高克威特(Ba0.85ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷(BCTZ)。研究了烧结温度对BCTZ陶瓷结构和电性能的影响。结果表明,BCTZ陶瓷晶相结构在室温附近形成正交(o)-四方(T)两相共存。烧结温度促进了BCTZ陶瓷致密性和晶粒生长的改善。当烧结温度为1300时,BCTZ陶瓷的晶粒尺寸约为1m,可获得较大的电致伸缩系数Q33(5.8410-2m4/C2),约为PZT传统陶瓷的两倍。这可能归因于陶瓷晶粒尺寸引起的表面效应和A-O化学键的强离子性质。此外,虽然BCTZ陶瓷在室温附近处于正交四方相界,但在25-100范围内具有良好的温度稳定性。