BNBKT壓電陶瓷制備及壓電性能研究的綜述報告

BNBKT壓電陶瓷制備及壓電性能研究的綜述報告壓電陶瓷是一種具有壓電效應(yīng)的陶瓷制品，具有良好的機械性能和穩(wěn)定的電特性。其中BNBKT（Ba(Ni1/2Nb1/2)O3-K0.5Bi0.5TiO3）壓電陶瓷在高溫高壓下表現(xiàn)出極佳的壓電性能，因此成為了目前最受關(guān)注的壓電材料之一。本文將對BNBKT壓電陶瓷的制備方法及壓電性能研究進(jìn)行綜述。一、BNBKT壓電陶瓷的制備方法BNBKT壓電陶瓷的制備方法主要包括傳統(tǒng)固相反應(yīng)法、水熱法、溶膠凝膠法、高能球磨法等幾種。1.傳統(tǒng)固相反應(yīng)法：以BaCO3、NiO、Nb2O5、K2CO3、Bi2O3、TiO2為原材料，按照一定比例研磨混合后，在高溫（1200~1350℃）下進(jìn)行固相反應(yīng)，得到BNBKT陶瓷。該方法簡單，但由于反應(yīng)溫度高，易導(dǎo)致釉脫落、晶體粗大等問題。2.水熱法：將Ni（OH）2、Nb2O5、KOH、Bi2O3、TiO2和BaCl2在水溶液中混合，加入十二烷基三甲基溴化銨（CTAB）作為表面活性劑，反應(yīng)制備出粉末，再在900~1100℃高溫下熱處理，得到BNBKT陶瓷。該方法制備時間短，顆粒度均勻，但產(chǎn)物純度較低。3.溶膠凝膠法：將Ni（NO3）2、Nb（CH3COO）5、K（NO3）等化合物在溶液中進(jìn)行溶膠凝膠制備，經(jīng)烘干和高溫?zé)Y(jié)后制備BNBKT陶瓷。該方法制備過程可控性好，但制備成本相對較高。4.高能球磨法：通過高能球磨設(shè)備對NiO、Nb2O5、K2CO3、Bi2O3、TiO2和BaCO3混合粉末進(jìn)行機械合成，然后在高溫下燒結(jié)制備出BNBKT陶瓷。該方法制備綠色環(huán)保，且能夠制備高品質(zhì)BNBKT陶瓷。二、BNBKT壓電陶瓷的壓電性能研究1.晶體結(jié)構(gòu)與壓電性能的相關(guān)性研究者發(fā)現(xiàn)，BNBKT壓電陶瓷的壓電性能與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。當(dāng)BNBKT材料中的Ni2+和Nb5+離子以等價體積比例替換Ba2+離子時，使BNBKT陶瓷中Ni-Nb八面體鏈層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了大幅提升，從而極大地提高了材料的壓電系數(shù)。2.影響B(tài)NBKT壓電性能的因素壓電陶瓷的性能受到多種因素的影響，包括晶格缺陷、摻雜、表面處理等。研究者通過對BNBKT陶瓷進(jìn)行摻雜處理，如Sr、Mn、Co等元素的摻入，發(fā)現(xiàn)能夠顯著提高材料的壓電性能。此外，表面處理也能夠?qū)Σ牧系男阅墚a(chǎn)生一定影響，例如在表面鍍上一層金屬薄膜，能夠增加材料的壓電響應(yīng)和機械強度。3.BNBKT陶瓷在壓電器件中的應(yīng)用由于其優(yōu)異的壓電性能，BNBKT壓電陶瓷已經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳感器、壓電換能器、濾波器等領(lǐng)域。例如，在微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)中，BNBKT陶瓷壓電震蕩器能夠用于振蕩與濾波電路，具有重要的應(yīng)用前景。綜上所述，BNBKT壓電陶瓷的制備方法包括傳統(tǒng)固相反應(yīng)法、水熱法、溶膠凝膠法、高能球磨法