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    我院钛酸钡压电陶瓷材料研究取得重要进展

    时间:2015年05月21日    来源:    作者:    阅读:

    压电陶瓷材料是可实现机械应变与电学信号之间相互转换的一类重要功能晶体材料,在传感器、驱动器、超声换能器等高技术领域有着广泛的应用。目前实用的压电材料主要是锆钛酸基陶瓷(PZT)为代表的含铅压电陶瓷材料。探索无铅、环境协调性的压电陶瓷材料是可持续性社会发展的需求。但是数十年来实际制备的钛酸钡(BaTiO3)陶瓷的压电常数d33值通常低于190 pC/N,无法满足实用化的要求。

    张家良课题组近年曾通过固相反应途径首次将钛酸钡陶瓷材料的d33值提高到419 pC/N,发现了d33值随微观组织结构变化的物理现象,并对压电性能的温度稳定性进行了改性。随后,又以水热合成的钛酸钡纳米粉为原料、利用热压烧结法将d33值提高到574 pC/N,从而使钛酸钡陶瓷的压电活性指标达到了与实用化的水准。先后发表了J. Physics D 41 (2008) 125408,Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 032902,Acta Mater. 60 (2012) 5022, Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 222909等研究论文。

    该课题组近期与英国伦敦玛丽女王大学等国外大学和研究机构合作,对不同原料和烧结工艺制备的多种钛酸钡陶瓷样品的相对介电常数ε′和压电常数d33的晶粒尺寸效应进行了系统深入的研究并取得了重要进展。这一工作以“Unfolding grain size effects in barium titanate ferroelectric ceramics”为标题发表在研究论文Scientific Reports 5 (2015) 9953上。他们的研究结果有助于加深对铁电体的晶粒尺寸效应的理解,同时也为在其他铁电材料体系中获得优异的介电性质、压电性能也有着重要的启示作用。

    上述工作得到了教育部高等学校博士学科点专项科研基金的资助和晶体材料国家重点实验室的大力支持。

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    相关链接:

    http://www.nature.com/search?facets=new&journal=srep&q=SREP09953

    http://dx.doi.org/10.1063/1.4881597

    http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2012.06.015

    http://dx.doi.org/10.1063/1.3072347

    http://iopscience.iop.org/0022-3727/41/12/125408/