分析无铅压电材料的进展欧洲杯足球竞彩

研究人员正在研究如何用压电陶瓷材料来保护环境。欧洲杯足球竞彩持续研究建立不同无铅材料,环保应用程序。欧洲杯足球竞彩本文认为研究由Kuanar B等。

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科学家一直关注应用程序高介电常数的电容器,蜂音器,传感器,超声波马达,致动器,压电声纳、超声波传感器、医疗诊断传感器,铁电薄膜的记忆,多层电容器、铁电随机存取存储器(FERAM),等等。压电陶瓷和压电功能设备中使用有毒的铅的存在。

目前研究人员正在转移向无铅压电陶瓷,即titanate-based钙钛矿材料(BaTiO₃,Na_0.5Bi_0.5TiO₃K_0.5Bi_0.5TiO₃,BaZr_0.08“透明国际”_0.92O₃),其坚实的解决方案。

自然的压电材料的主要缺点是截断压电。欧洲杯足球竞彩铅是一种压电陶瓷组件和剧毒的行为。波动的毒性可以增强,因为在一个较高的温度。

两者之间不同的无铅系统:(i)钙钛矿材料钛酸铋钠(BNT)、氧化钛酸钡(BaTiO欧洲杯足球竞彩₃),铌酸钾(KNbO₃)、氧化钛酸钠(国家₃)等。(2)Non-Perovskite材料,如铋层结构欧洲杯足球竞彩和钨青铜出现作为一个合适的替代含铅的陶瓷材料。

然而,主要瓶颈包括低居里温度(T_C)、高矫顽磁场,使陶瓷的极化状态转换的电导率和介电损耗。

由于大剩余极化(公关∼38μC /厘米²),钛酸铋钠(Ba_0.5Na_0.5TiO₃;BNT)假定的公义的候选人在室温下无铅压电陶瓷。BNT持有复杂的钙钛矿结构和菱形的阶段。如果转变温度为200°C,它反铁电相的变化。这种材料的居里温度(Tc)约为320°C。

因为BNT的以上优点,作者主要集中在过渡的变化阶段,电气和介电行为BNT,其坚实的解决方案与其他钙钛矿结构,掺杂di,三,四价离子和/或b区域。

方法

样品化学计量之后,各种研究小组显示在图1。各种粉末制备方法,最常见的混合氧化物的路线是在适当的地方使用化学计量所需的氧化物的比例。实现所需的化学和光学均匀性、球磨是至关重要的。磨时间是基于粉末特征和从2到16个小时不等。

图1所示。样品制备和表征的步骤:(一)固态路线,(b)燃烧自动路线,(c)溶胶-凝胶法路线。图片来源:Kuanar, et al ., 2021

通常,混合物与氧化铝或氧化锆磨球用不易燃的三氯乙烯液状物或蒸馏水。然后干磨粉和煅烧(800°C - 900°C) 2到3小时。

在煅烧过程中,水分等挥发组分分离,然后形成所需的阶段发生。有机载体通常包括一个活页夹(乙基纤维素),一个塑化剂(聚乙二醇),一个分散剂(丁氧基乙氧基的乙酸乙酯),和一种溶剂(α-terpineol)。

在煅烧过程中,聚乙烯醇(PVA)被用作粘结剂按粒状粉末颗粒。然后球团烧结的温度变化在1050°C - 1200°C。电极的烧结球团表面覆盖有银膏,取向,在陶瓷和铁电域电特性测量通过一个强大的直流场。

介电测量(介电损耗和介电常数)使用一个自动执行电感电容电阻测量计桥。Sawyer-Tower电路是用于执行铁电电滞回线测量。压电常数测试仪是用来测量压电系数d₃₃。其他属性的材料研究了利用拉曼,红外光谱,PL,紫欧洲杯足球竞彩外线为各种工业应用研究人员。

结果与讨论

ABO血型的铁电氧化物与通用公式₃视为一种钙钛矿结构,如Bi_0.5Na_0.5TiO₃(BNT) BaTiO₃(BT), KNbO₃,国家₃,NaTaO₃等著名的无铅压电材料。欧洲杯足球竞彩这种结构的物理性能调优很容易使用几个iso -和aliovalent替换在ABO血型的站点或B站点₃结构按结构简单的要求。

已经观察到,与BaTiO BNT-based作文修改₃,BiKTiO₃,NaNbO₃,BiFeO₃拉₂O₃,Sc₂O₃,BaCO₃等显示改进的属性和容易被连接的。

替换的Zr b区域增强了相对离子位移和电性质钙钛矿晶格的膨胀。也可以看到替换Zr抑制传导电子的希望在钛的氧化态^{4 +}和钛^{3 +}。

的Gd Bi现场显示失真,它是一个两性掺杂剂。因此,有可能使用这种材料作为光伏电池。

钛酸铋镁(Bi(毫克_0.5“透明国际”_0.5阿)₃)(BMT)是一个菱形的铁电体钙钛矿与钛酸铋钠(Bi相似_0.5Na_0.5)TiO₃BNT陶瓷。为提高铁电和压电性能,研究人员研究了镁掺杂剂作为一种添加剂的影响。已经得出结论,菱形的结构保持直到x = 0.04摩尔分数,它改变了立方阶段较高的摩尔分数。

钛酸铋钠陶瓷的压电和热depoling特性进行调查和一群新认识的化合物(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃——(Bi_{0.5 (1 + x)}Na_0.5)TiO_{3 - 0.75 x}。假设和测量密度的比例超过97%。与Bi的增加或减少在BNT Na,电阻率增加。

另一个有趣的基于BNT陶瓷(1 - x) NBT-xBT研究人员对此进行了研究。结构阶段的过渡使用XRD和拉曼光谱中间共存的morphotropic相界面(产)已经被报道。所有的铁电和介电性能是表1中招募。

表1。NBT-BT系统的属性。来源:Kuanar, et al ., 2021

作文 (1 - x) NBT-xBT	T米(°C)	TFR(°C)	tanδ	εr	Pr(μC /厘米2)	Ec(kV /厘米)
x = 0.00	335年	170年	0.01389	2100年	71.8	58.6
x = 0.02	315年	160年	0.00571	2500年	46.7	48.2
x = 0.05	305年	137年	0.01229	3800年	15.4	34.7
x = 0.06	290年	105年	0.0355	4800年	57.7	28.8
x = 0.07	270年	109年	0.04749	4100年	37.1	22.1
x = 0.08	260年	120年	0.06313	2900年	17.1	22.4
x = 0.10	255年	133年	0.0193	2400年	13.94	22.6

少量的的影响(2.0 wt. %)的英国航空公司^{2 +}离子在BNT - b区域替换进行了研究。频率的增加,介电常数迅速减少。介电损耗减少,越来越频繁。

最高的压电系数(d₃₃)1658年pC / N和大型电致伸缩系数Q = 0.287 m⁴C²得到的陶瓷(1 - x) Bi吗_0.5Na_0.5TiO_法老_0.85Bi_0.1TiO₃烧结在1260°C和最重要的是次循环hysteresis-free,指示一个合适的材料为高精度致动器应用程序。

关闭x 0.06 - -0.08时,产甲烷的存在是显示在图2反映了双星系统阶段(1 - x) Bi_1/2Na_1/2TiO_法BaTiO₃(BNT-BT)。基于压电的增强特性,产甲烷的存在在这个成分变得明显。

图2。Morphotropic BNT-BT相边界。图片来源:Kuanar, et al ., 2021

研究人员做了进一步调查的介电和铁电性质BNT-BT-xBZT (0≤x (BZT)≤0.10)。他们由传统的固态反应法合成陶瓷。

他们也证实了共处的菱形的所有样品和正方阶段,而正方阶段增加BZT越来越多。在表2中,介电常数的值(ε_r)介电损耗(tanδ),相变温度(T_足总),剩余极化(p_年代),并强制字段(E_c)提出了。

表2。BNT-BT-xBZT系统的属性。来源:Kuanar, et al ., 2021

成分(x) [(0.935 - x) bnt - 0.065 - bt - xbzt]	εr 在T足总	tanδ 在T足总	T足总	TSA	Pr (μC /厘米2)	Ec (kV /厘米)
x = 0	6820年	0.015	148年	265年	32	30.
x = 0.02	6956年	0.015	154年	268年	29日	23
x = 0.04	7058年	0.011	143年	280年	24	20.
x = 0.06	6913年	0.011	181年	263年	24	26
x = 0.08	7234年	0.014	197年	259年	20.	29日
x = 0.10	8224年	0.014	210年	249年	21	31日

BiFeO的作用₃电气和电化学性能以及结构BNT-BKT(微观结构)_x男朋友_y表3给出了三元系统。结合BF传播到BNT-BKT晶格出来固溶体,但降低了正方和菱形的扭曲与强烈影响属性总结好的压电材料。

表3。BNT-BKT的属性_x男朋友_y系统。来源:Kuanar, et al ., 2021

成分(x, y)	εr	tanδ	Pr(μC /厘米2)	Ec(kV /毫米)	d33(pC / N)
(0.18,0)	1344年	0.047	33.5	3.20	150年
(0.18,0.03)	1233年	0.048	28.9	3.16	125年
(0.18,0.07)	1187年	0.052	27.5	2.73	70年
(0.20,0)	1743年	0.053	37.5	2.90	195年
(0.20,0.03)	1411年	0.053	33	2.36	155年
(0.20,0.07)	1235年	0.055	28.9	2.00	120年
(0.22,0)	1518年	0.051	34	1.64	160年
(0.22,0.03)	1375年	0.054	7.6	0.83	20.
(0.22,0.07)	1274年	0.056	5.4	0.78	8

研究人员还调查了morphotropic相边界BNT-BKT-BT系统如图3所示。支架和BT数量的增加,介电常数的值为所有成分增加。三元混合物,即。,0.865年BNT–0.035 BT–0.100 BKT morphotropic composition shows high electromechanical coupling factors (k_p= 0.26,k_t压电常数(d = 0.57)₃₃pC / N = 133),确认良好的压电特性,如表4所示。

图3。Morphotropic BNT-BKT-BT系统的相界面。图片来源:Kuanar, et al ., 2021

表4。BNT-BKT-BT内容的属性。来源:Kuanar, et al ., 2021

化合物	εr	tanδ	kp	kt	d33(pC / N)
BNT	423年	5.0	0.11±0.01	0.49±0.02	67±10
bnt 0.96 - 0.04 BT	532年	1.7	0.13±0.01	0.43 _±0.02	123±10
bnt 0.94 - 0.06 BT	782年	3.1	0.35±0.02	0.53±0.05	170±4
bnt 0.935 - 0.065 BT	873年	3.4	0.26±0.01	0.49±0.05	147±9
bnt 0.93 - 0.07 BT	626年	2.1	0.18±0.02	0.45±0.05	123±3
bnt 0.88 - 0.12支架	541年	4.1	0.22±0.01	0.43±0.03	78±9
bnt 0.84 - 0.16支架	710年	3.6	0.29±0.01	0.44±0.02	130±7
bnt 0.80 - 0.20支架	936年	3.9	0.39±0.01	0.54±0.05	137±7
0.892 bnt - 0.054 bt - 0.054支架	904年	3.6	0.20±0.02	0.43±0.01	130±10
0.89 bnt - 0.03 bt - 0.08支架	665年	3.8	0.26±0.01	0.44±0.02	112±4
0.865 bnt - 0.035 bt - 0.100支架	891年	4.2	0.26±0.02	0.57±0.05	133±6

NiNb的结果₂O₆内容的介电性能和结构BT-BNT系统观察。结果表明,掺杂NiNb₂O₆可以抑制晶粒生长。最初,低温介电常数增加然后减少。居里温度和掺杂浓度略有增加。

1.5 mol. % NiNb₂O₆掺杂样品,优异的介电性能一直显示在室温下与介电常数的值1652和介电损耗值在不同的文学作品,如表5中提到。

表5所示。一些BNT-based固溶体系统的性质。来源:Kuanar, et al ., 2021

作文	εr	tanδ (%)	d33 (pC / N)	Kp (%)	Tc (℃)	Td (℃)	Pr μC /厘米2	Ref。
(1 - x)钠0.5Bi0.5TiO法Bi(毫克0.5“透明国际”0.5阿)3			108年					[52]
(Bi0.5Na0.5)TiO3——(Bi0.5 (1 + x)Na0.5)TiO3 - 0.75 x	583年		72.9,81.3 (最高)			187年 (最高)		[53]
(1 - x) Bi0.5Na0.5TiO法老0.85Bi0.1TiO3			1658年					[55]
(K0.5Na0.5)1-3xBiNbO3	750年	0.03	164年	0.47	403年		30.1	[56]
0.8 (Na0.5Bi0.5)TiO3-0.2 (K0.5Bi0.5)TiO3			215年				56.7	[57]
NaBiTiZrO3(5% zr)	1618年				313年			[50]
(Na0.5Bi0.5)1 - x英航xTiO3(6摩尔%)	787年	0.0709	120年					[59]
0.92 (Bi0.5Na0.5TiO3)+ 0.08 (BaTiO3)	2573年	< 0.1			301年			[60]
0.912巴0.97TiO3-0.088 (Bi0.5Na0.5)TiO3股上扬2O5					170年			[61]
0.93 (Bi0.5Na0.5)TiO3-0.07 BaTiO3			151年	0.278				[62]
[(Bi0.5Na0.5)tio3]0.92- - - - - - [BaTiO3]0.08(BNT-BT0.08)	243年						0.87	[63]
Bi0.465 - x拉xNa0.465英航0.07TiO3			152年					[65]
(Bi1 - x拉xNa) 0.50.5TiO3(la掺杂3%)			209年		365年		27	[40]
Bi0.5Na0.5(Ti1 - xScx阿)3(sc掺杂5%)			155年		370年		20.	[40]
0.77 bi0.5Na0.5TiO3-0.20 Bi0.5K0.5TiO3-0.03 K0.5Na0.5NbO3	1460年		164年				125年	[66]
0.85巴0.5Na0.5TiO3-0.11 Bi0.5K0.5 - xRbxTiO3-0.04 BaTiO3			203年					[70]
0.9 batio3-0.1 (Bi0.5Na0.5)TiO3+ NiNb2O6	1652年	1.8			144.9			[72]

结论

无铅铁电陶瓷氧化物是高度使用现代科技的高介电常数、压电系数、较大的剩余极化,低矫顽磁场和高居里温度来代替广泛使用含铅陶瓷,由于他们的无污染环保自然。然而,这些铁电氧化物遭受严重的两极分化问题。

由于大型矫顽磁场和高导电性,压电陶瓷在工业应用BNT之前。出于这个原因,研究人员打算开发新的无铅铁电氧化物拥有合适的多功能应用程序的属性在宽的温度和频率范围内。

小说类型的应用程序的材料是photostrictive致动器,这是合并欧洲杯足球竞彩后的光生伏打效应和压电效应的结果。压电复合材料压电换能器的应用之一。这些ceramics-polymer复合材料广泛的应用在水听器,传感器,医学超声。

研究人员一直在研究许多掺杂物钛酸铋钠陶瓷工业的需求,解决和未来预计将开发出智能和非常聪明的材料广泛的应用程序。欧洲杯足球竞彩

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