1、BaTiO3基压电陶瓷的研究进展,Page 2,主要内容,研究背景,研究进展：性能改进,发展趋势展望,Page 3,研究背景,某些各向异性的晶体，在外力作用下产生变形，使带电粒子发生相对位移，从而在晶体表面出现束缚电荷，这种现象称为压电效应。某些介质在受到机械压力时，会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，这是正压电效应；反之，施加激励电场，介质产生机械变形，称为逆压电效应；晶体的这种性质称为压电性。具有压电效应的材料称为压电材料。无铅压电陶瓷的直接含义就是不含铅的压电陶瓷。,机械能,电能,正压电效应,逆压电效应,无铅压电陶瓷,Page 4,研究背景,发展无铅压电陶瓷的原因,传统的压电陶
2、瓷 PZT(锆钛酸铅）,无铅压电陶瓷,2006 年 7月1日，欧盟颁布的关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令 开始强制实施， 对电子产业无铅化起到了巨大的推动作用。但目前无铅压电陶瓷的电性能没有达到铅基陶瓷的性能, 仍然无法替代铅基陶瓷。因此, 如何提高无铅压电陶瓷的压电性能, 是目前国内外无铅压电陶瓷研究的热点和难点。,Page 5,研究背景,钛酸钡基无铅压电陶瓷,钛酸钡（BaTiO3）是最早发现有压电性的陶瓷，属于ABO3型钙钛矿结构（如图1所示）。,1、居里点不高，工作温度范围狭窄 2、压电性能与含铅系列陶瓷相比，还有一定的差距 3、需要高温烧结（1 3001 350C），且烧结
3、存在一定难度,缺点：,Page 6,研究背景,钛酸钡基无铅压电陶瓷,2009年日本国立物质研究所Ren等人报道了 Ba(Tio.8Zro.2)03-x(Bao.7Cao.3)Ti03 陶瓷具有超高的压电性能d33=620pC/N,研究和开发高性能BaTi03基陶瓷引起了研宄者们广泛关注。,化学组分改性 （掺杂）,制备工艺改进,研究重点,性能提升,Page 7,研究进展：化学组分改性,对 BaTiO3基压电陶瓷的离子取代改性是通过掺杂离子使陶瓷的正交-四方相转变温度（ TO-T ）的移动至室温附近，由于在正交-四方相转变区 Gibbs 自由能曲面变平，使得正交相和四方相的稳定性相似，在极化过程中
4、自发极化有更多的可转向方向，从而使得相结构处于正交-四方相转变区域的陶瓷的压电性能较为优异。,钛酸钡(BaTiO3)压电陶瓷的压电常数d33为190 pC/N， 5时发生正交相-四方相相转变 。,能使 BaTiO3陶瓷的 TO-T升高的离子： Sn4+, Zr4+, Hf4+ 能使 BaTiO3陶瓷的 TO-T降低的离子： Ca2+, Pb2+ 大部分离子的掺杂会降低BaTiO3陶瓷的Tc（居里温度） 能使 BaTiO3陶瓷的 Tc升高的离子： Pb2+, Y3+ , Bi3+,Page 8,研究进展：化学组分改性,关于 BaTiO3陶瓷的离子掺杂取得了较多的成果,Page 9,研究进展：制备
5、工艺改进,压电陶瓷的制作过程主要包括以下步骤：,粉体制备,烧结工艺,Page 10,研究进展：制备工艺改进,粉体制备,传统的固相合成法,溶胶-凝胶法,水热法,其他,Page 11,研究进展：制备工艺改进,学者们对于每种制备方法的缺点也在做着改进研究，同时开发新的制备方法,Page 12,两步烧结法,微波法烧结,放电等离子体烧结法,其他,研究进展：制备工艺改进,烧结工艺,Page 13,研究进展：制备工艺改进,Page 14,发展趋势展望,1、压电陶瓷的无铅化发展已是必然趋势，BT基陶瓷研究取得的成果，使其在中、低温压电器件领域恢复市场主导地位的存在可能性2、与铅基压电陶瓷相比，BT 基无铅压电陶瓷的性能仍然存在一定的差距，在进一步提升钛酸钡陶瓷的性能方面，还有很多工作要做。,汇报完毕，谢谢！,
