KNN無鉛壓電陶瓷參雜改性及制備方法淺析

1、KNN無鉛壓電陶瓷參雜改性及制備方法淺析第四小組提高KNN基無鉛壓電陶瓷性能的幾種途徑 1、參雜改性參雜改性 2、新的粉體合成方法新的粉體合成方法 3、晶粒定向生長 4、特殊燒結(jié)方法我們側(cè)重的是參雜改性我們側(cè)重的是參雜改性燒結(jié)過程中燒結(jié)過程中添加助劑使燒結(jié)后陶瓷密度增加使燒結(jié)后陶瓷密度增加從而提高性能從而提高性能 參雜改性又分為兩種情況 通過通過KNN鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中 A位B位 進(jìn)行元素取代來改性進(jìn)行元素取代來改性 12一、參雜改性一、參雜改性提高燒結(jié)活性，降低提高燒結(jié)活性，降低燒結(jié)溫度，在燒結(jié)過燒結(jié)溫度，在燒結(jié)過程中形成少量液相，程中形成少量液相，從分潤濕原料粉體，從分潤濕原料粉體，

2、使氣孔率減小，增加使氣孔率減小，增加陶瓷密度，提高陶瓷陶瓷密度，提高陶瓷性能性能使得部分不希使得部分不希望的元素固溶望的元素固溶進(jìn)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)進(jìn)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)晶粒尺寸過小晶粒尺寸過小或者形成硬性或者形成硬性參雜參雜1、助劑添加、助劑添加一、參雜改性2、A位位 B位位 取代取代Li-TaLi-Sb參入的雜質(zhì)參入的雜質(zhì)A位進(jìn)行取代的主要位進(jìn)行取代的主要是是Li元素，元素，B位進(jìn)行位進(jìn)行取代的元素主要是取代的元素主要是Ta（Sb）元素。）元素。一、參雜改性機(jī)理機(jī)理優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)為發(fā)展高性能無鉛壓電陶瓷指出了一個(gè)方向可以保證不降低居里溫度處于這種相界的壓電陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)對溫度較敏感，其溫度穩(wěn)定

3、性較低。 這種畸變使得結(jié)構(gòu)中有多相共這種畸變使得結(jié)構(gòu)中有多相共存存,最終壓電性能提高最終壓電性能提高是由不同半徑、負(fù)性是由不同半徑、負(fù)性的元素的元素取代導(dǎo)致取代導(dǎo)致KNN鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變發(fā)生畸變A位位B位取代的機(jī)理及優(yōu)缺點(diǎn)位取代的機(jī)理及優(yōu)缺點(diǎn)二、制備方法晶粒的定向晶粒的定向生長生長溶膠溶膠-凝膠法凝膠法其它方法其它方法水熱法水熱法本小組調(diào)研本小組調(diào)研的方法的方法ADBC二、制備方法按溫度按溫度按原理按原理 1、水熱法、水熱法什么是水熱法？在密封的壓力容器中，以水、水溶液或蒸汽等流體作為介質(zhì)，在高溫（在密封的壓力容器中，以水、水溶液或蒸汽等流體作為介質(zhì)，在高溫（100C）高壓高壓(9

4、.8MPa)的條件下制備無機(jī)化合物晶體或粉體的一種制備方法。的條件下制備無機(jī)化合物晶體或粉體的一種制備方法。分類分類低溫水熱合成法（低溫水熱合成法（573K）.水熱氧化、水熱沉淀、水水熱氧化、水熱沉淀、水熱晶化、水熱合成、水熱熱晶化、水熱合成、水熱分解等分解等二、制備方法可以得到其他方法可以得到其他方法難以得到的低溫同難以得到的低溫同質(zhì)異構(gòu)體質(zhì)異構(gòu)體實(shí)現(xiàn)其他方法難以實(shí)現(xiàn)其他方法難以獲得的物質(zhì)的某些獲得的物質(zhì)的某些物相生成物相生成水熱結(jié)晶有較快的水熱結(jié)晶有較快的生長速率生長速率、污染小、污染小、低能耗低能耗水熱法的水熱法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)Image Info www.wizdata,co,kr Note

5、 to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use. 錯(cuò)密度遠(yuǎn)低于錯(cuò)密度遠(yuǎn)低于高溫熔體中熔體中生生長的長的晶體晶體二、制備方法2、溶膠、溶膠-凝膠法凝膠法溶膠凝膠法就是用含高化學(xué)活性組溶膠凝膠法就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)二、制備方

6、法溶膠溶膠-凝膠凝膠 法法l 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)l 選擇合適的條件可以制備各種新型材料選擇合適的條件可以制備各種新型材料很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭睾苋菀拙鶆蚨康負(fù)饺胍恍┪⒘吭嘏c固相反應(yīng)相比反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較與固相反應(yīng)相比反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較低低423反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合勻地混合1二、制備方法首先是目前所首先是目前所使用的原料價(jià)使用的原料價(jià)格比較昂貴，格比較昂貴，有些原料為有有些原料為有機(jī)物機(jī)物通常整個(gè)溶膠通常整個(gè)溶膠凝膠過程所凝膠過程所需時(shí)間較長，需時(shí)間較長，常需要幾天或常需要幾天或兒幾周兒幾周凝膠中存在大凝膠中存在大量微孔，在干量微孔

7、，在干燥過程中又將燥過程中又將會(huì)逸出許多氣會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮并產(chǎn)生收縮有些原料為有有些原料為有機(jī)物，對健康機(jī)物，對健康有害有害溶膠溶膠-凝膠凝膠 法的法的 缺點(diǎn)缺點(diǎn)模版晶粒模版晶粒生長法生長法熱煅法熱煅法3、晶粒定向生長法、晶粒定向生長法二、制備方法晶粒定向生長法對于對稱性較差又具對于對稱性較差又具有較強(qiáng)向異性的材料有較強(qiáng)向異性的材料有優(yōu)勢（如鉍狀層結(jié)有優(yōu)勢（如鉍狀層結(jié)構(gòu)、鎢青銅型）構(gòu)、鎢青銅型）除了右邊說的之外還除了右邊說的之外還可以用在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)可以用在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料上的材料上二、制備方法模版晶粒生長法的模版晶粒生長法的步驟步驟1制備各向異性的制備各向異性的模版晶粒模版晶粒2用流延或擠膠法將模版晶用流延或擠膠法將模版晶粒疊合在一起。粒疊合在一起。二、制備方法模板生長法模板生長法A 、B密度小密度小介電常數(shù)介電常數(shù)低低機(jī)械品質(zhì)機(jī)械品質(zhì)因數(shù)因數(shù)Qm大大壓電性能壓電性能高高光電材料可用于傳聲介質(zhì)高頻換能器機(jī)電耦合機(jī)電耦合系數(shù)系數(shù)Kp大大聲學(xué)速