Na0.5Bi0.5TiO3基无铅陶瓷的制备及电致伸缩效应研究

目的 在Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷材料中诱导缺陷来提高其电致伸缩性能,在室温下获得性能优异的电致伸缩材料,该材料可用于包装机械物料供给微振动器的研发.方法 利用传统固相合成法制备0.7(Bi0.5Na0.5)Ti0.9Mn0.1O3?0.3Sr(1?3x/2)Bix□x/2TiO3(NBT?SBxT?Mn)陶瓷.通过掺杂Sr(1?3x/2)Bix□x/2TiO3,在陶瓷中形成VA?VO局部缺陷,获得具有极性纳米微区的非极性相结构.同时,通过掺杂MnO在陶瓷中形成Mn?VO缺陷偶极子,获得滞后小的电致伸缩应变.结果 所制备的样品均表现出极性纳米微区的非极性相结构和弥散度高于1.80的典型弛豫特征.随着x的增加,氧空位的含量先降低后明显增大.氧空位含量的降低表明在NBT?SBxT?Mn陶瓷中形成了Mn?VO缺陷偶极子.在VA?VO局部缺陷、Mn?VO缺陷偶极子、较高弛豫性及形成的极性纳米微区的共同作用下,组分x=0.07样品的电致伸缩系数高达0.036 m4/C2,性能优异.结论 通过在NBT基陶瓷材料中诱导缺陷能够有效改善其电致伸缩性能.