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当今社会压电材料运用广泛,运用压电材料可制备换能器、谐振器、滤波器和传感器等等。如今压电材料在机械、电子、通讯、精密控制、军事等领域,尤其是在信息的检测、转化、处理和储存等信息技术领域起着极其重要的作用。目前市场上绝大部分的压电材料是含铅压电陶瓷,由于铅对人体和环境具有危害性,发展无铅压电材料替代传统铅基压电陶瓷(PZT)已成为了一项紧迫且具有重大实用意义的课题。
Sr2-xCaxNaNb5O15(简称SCNN)压电陶瓷因其具有较高的压电系数和较高的居里点近来备受关注,是很有应用潜力的一类压电陶瓷。本文采用了二步法( two-stage sintering method, TSS)制备无铅压电陶瓷SCNN,并对该陶瓷体系的压电、介电和铁电等物理性能进行了研究。发现相比于一步固相烧结法,二步法制备的无铅压电陶瓷SCNN的压电、介电等物理性能有了一定的提高,并对这个机理提出了初步的解释。
同时,本文还采用了放电等离子烧结(Sparking Plasma Sintering, SPS)制备工艺制备了SCNN无铅压电陶瓷体系,并对该陶瓷体系进行了压电、介电和铁电等物理性能研究。借助X射线衍射实验研究了其相结构,通过陶瓷断口的SEM照片研究其微观形貌,发现在该制备工艺下,SCNN压电陶瓷晶粒生长更为均匀、致密。从而从微观角度解释了SPS制备工艺相比于传统一步固相烧结法工艺的优势所在。
本文的研究,对新型压电陶瓷的制备工艺改进提供了实验依据,为功能陶瓷宏观物理性能的提高提供了有效的途径。