导读:本文包含了无铅压电材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:纳米发电机,压电复合薄膜,无铅,K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3
无铅压电材料论文文献综述
夏梦杰[1]（2019）在《K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电材料的制备及其复合膜纳米发电机研究》一文中研究指出基于压电效应的俘能技术由于其可持续性和可再生性,受到了研究人员的广泛关注。压电纳米发电机具备体型微小,制作工艺简单,工作周期长,稳定性好以及环境友好型等优点,是实现微电子器件,尤其是柔性可穿戴电子设备自我供电的有效途径。商用PZT,PMNT等含铅压电材料虽然有着极其出色的压电系数,但材料中的铅元素无论对人类的健康和环境来说都是一个巨大的威胁。而ZnO、PVDF等压电纳米发电机材料或复合物,则由于较低的压电系数限制了其进一步广泛应用。因此,基于钛酸钡、铌酸钾钠等新型无铅压电材料或复合薄膜的纳米发电机研究已经成为环境能量收集领域的研究热点。基于此,本论文制备了纯相的铌酸钾钠K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(KNN)纳米材料。在此基础上,进一步制备了基于KNN和碳基导电材料的复合压电薄膜,探究并分析了复合薄膜对压电纳米发电机的输出性能影响。具体研究内容如下:(1)采用了固相法制备KNN纳米材料,研究了煅烧温度对KNN的晶相、纯度的影响。研究结果表明:煅烧温度过低或者过高,最终都会有杂相生成,只有煅烧温度适宜时(900℃),典型的单晶钙钛矿结构的KNN被合成。温度过低时,最终产物中有杂相Nb_2O_5的痕迹。温度过高时,最终产物中有二次相K_2Nb_8O_(21)的生成。(2)通过旋涂法制备了KNN/PDMS以及KNN/PDMS/C柔性复合薄膜,研究了复合压电纳米发电机的输出性能。研究发现:在KNN/PDMS复合薄膜中,KNN的浓度增大,压电纳米发电机的压电性能增强;复合薄膜的厚度增大,压电纳米发电机的压电性能也增强。在KNN/PDMS/C复合薄膜中,复合纳米发电机的输出电压先增大后减小,在C含量为12 wt%时,电压达到最大值10.55 V,这是C含量为0 wt%电压3.22 V的3.3倍。此外,对复合薄膜的介电性能和铁电性能研究发现,相对介电常数?_r和剩余极化强度P_r与电压的变化趋势相同,分别在C含量为12 wt%时达到最大值,?_r为173.56(1kHz),P_r为1.84μC/cm~2。(3)通过掺杂不同含量还原石墨烯rGO制备了KNN/PDMS/rGO复合薄膜,研究了复合压电纳米发电机的输出性能。研究发现:随着复合薄膜中rGO的含量的增加,复合纳米发电机的输出电压先增加后减小,rGO的阈值为1.5 wt%,最大输出电压为6.02 V。此外,对复合薄膜的介电性能和铁电性能研究发现,相对介电常数?_r和剩余极化强度P_r与电压的变化趋势相同,分别在rGO含量为1.5 wt%时达到最大值,?_r为4.47(100 kHz),P_r为1.303μC/cm~2。最后用复合压电纳米发电机对电容充电点亮绿色LED灯验证实际应用的可行性,并通过多次循环测试其机械可靠性与稳定性,研究发现即使是经历4000个循环周期,纳米发电机产生的电信号的振幅也没有明显变化。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-05-01）
傅正钱[2]（2018）在《铌酸钾钠基无铅压电材料微结构研究》一文中研究指出压电材料是功能材料的重要一员,通过机械能与电能之间的转换,它被广泛应用与微机电系统、医学超声诊断和自动化工业等领域。多年以来,以锆钛酸铅(PZT)为代表的铅基压电材料一直占据着主要市场,但是其含有大量的铅,会对自然环境和人类健康带来很大的危害。所以很多国家都开始研究可以替代PZT的无铅压电陶瓷。在众多无铅体系中,铌酸钾钠(KNN)体系因其居里温度高、自发极化大和相对较高的压电系数成为最有希望的研究对象。本文与相关课题组开展合作,对叁类具有代表性的KNN基材料的相结构和微结构进行细致的表征,为工艺改良提供指导,为理解和优化性能提供基础。对于传统工艺制备的KNLN陶瓷,提高其性能最为有效的方法就是将多晶型相界(PPT)调节到室温。但是,纯相的陶瓷很难获得,总是不可避免的出现第二相。通过对不同Li含量陶瓷的相结构和微结构进行细致分析,我们发现第二相的结构为四方钨青铜结构,由Li、Na、K、Nb和O五种元素组成。第二相主要分布在陶瓷内部,陶瓷表面没有。并且,第二相的存在会使PPT调节失败,因此压电性能得不到提高。对于固相制备KNLN单晶,我们利用电子背散射衍射、压电力显微镜和透射电镜研究了单晶内部微结构特点。单晶内出现周期平行排列的δ边界和周期性畴结构。δ边界两侧每一层的厚度为2-3μm,两侧的取向关系为1.4°/[12 3 2]。与取向的变化相对应,两种畴结构也呈交替排列。一种畴结构平行的薄片状,畴壁的指数为{100},这种畴结构对应四方相中180°畴或者正交相中90°畴;另一种畴结构为楔形状,畴壁的指数为{11l},指数l是无理数,并随着畴壁与δ边界的夹角变化而改变,这种畴结构对应正交相中的60°或120°畴。在KNLN单晶中观察到的特殊微结构主要和固相法中单晶所受的独特应力场有关。对于反应模板法制备的KNLNTS织构化陶瓷,为了弄清反应机理,我们对烧结过程中四个温度的样品(800°C、1100°C、1140°C和1190°C)进行了细致的结构和成份分析。结果表明,陶瓷内部先发生模板与陶瓷基体的元素或扩散、再形成大量液相、外延生长在模板表面形核,最终通过消耗液相长大实现织构化。因此,我们提出了液相定点辅助烧结的模型。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)》期刊2018-06-01）
李奕豪,钟轶峰,赵子龙,李帛书,汪家华[3]（2018）在《无铅压电材料的高通量制备与模型模拟》一文中研究指出基于现有无铅压电材料的压电性都很低的现状,文章设计并建立了无铅钙钛矿模型,将高通量组合材料的理论和实验融合并协同,通过理论模型对可能的组合进行预计算仿真。在压电材料的纤维内引入金属芯,形成含金属芯压电纤维增强聚合物基复合材料是现阶段制备优异材料的可行方法。在已有相关成果基础上,进一步开展基于变分渐近理论的含金属芯压电纤维聚合物基复合材料(MPF-PMCs)性能表征和多尺度模拟,提出在原材料连续介质力学和均匀化理论的基础上,利用非均质性等固有小参数构建一种无需特定假设的MPF-PMCs多尺度模型,以准确预测其时变、非线性压电-黏弹-塑性性能,揭示微观尺度信息对损伤失效性能的影响机理,为今后高通量制备无铅压电材料提供了新的思路。(本文来源于《金属世界》期刊2018年01期）
朱秀,许桂生,刘锦峰[4]（2017）在《无铅压电材料的研究进展》一文中研究指出铁电压电材料是一类非常重要的功能材料,在国民经济、高技术和国防工业中有着重要应用。含铅铁电压电材料由于具有类型丰富、性能优异、成本低廉等优势而被广泛应用。随着绿色可持续社会发展理念的深入,含铅材料对人体及环境的不利影响日益受到关注,开发环境友好的无铅压电材料成为铁电压电材料学科的重要研究方向。无铅压电材料的形式包括陶瓷和单晶,目前有两类无铅压电材料受关注程度较高:(1)BaTiO_3(BT)、Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)、(K,Na)NbO_3(KNN)叁大体系无铅压电材料,因其具有准同型相界(MPB)或多型相界(PPB)结构,在相界组分附近表现出优异的压电性能,而受到广泛的研究;(2)铋层状结构和钨青铜体系无铅压电材料,因其具有居里温度高及各向异性大等特性而受到人们的重视。根据国内外有关无铅压电材料文献资料,分析和总结了无铅压电材料的组分设计、相界构建与性能调控、材料制备的最新研究进展,讨论了离子或化合物掺杂改性和制备工艺对材料性能的影响,分析了无铅压电单晶在制备上存在的挑战及空间生长对组分复杂的固熔体单晶生长带来的好处等问题。最后,在此基础上,对无铅铁电压电材料今后研究和发展方向进行了展望。(本文来源于《中国材料进展》期刊2017年04期）
李强[5]（2017）在《无铅压电材料压电特性的第一性原理研究》一文中研究指出压电材料是一种重要的功能材料,可以实现机械能和电能之间的相互转换,在工业和国防领域具有广泛的应用。宏观尺度的块体压电材料可应用于水声换能器、医用B超探头、超声马达、石油测井探测器、无损检测以及加速传感器等方面;微观尺度上,微纳机电系统在生物医学、国防等领域具有重要的潜在应用价值。目前,进一步开发新的块体压电材料体系,以及发展新型的纳米压电材料为纳米器件提供相应的动力供给是压电材料领域研究的两个重点方向。在块体压电材料方面,长期以来,以锆钛酸铅(PZT)为代表的铅基材料由于具有优异的压电、机电、介电性能而备受关注。基于该类压电材料制备的传感器、换能器等器件已经实现工程应用。然而由于铅具有毒性,在整个铅基压电材料的制备、使用和废弃处理过程中都会对人体、环境造成危害。鉴于铅基压电材料的危害性,开发新型的无铅压电材料是一项紧迫而重要的任务。近年来发展的新型铌酸钾钠基和钛酸钡基块体压电材料被认为是非常有前景的无铅压电材料体系。在微观尺度方面,传统块体压电材料在纳米尺度上压电性能急剧下降,甚至消失,使其不能应用于微纳机电系统。为了给微纳器件提供相应的动力供给,近年来人们开始探索新型低维压电材料。基于以上现状,本文开展了铌酸钾钠基、钛酸钡基块体材料和碳化硼、硅化硼二维材料压电特性的理论研究。这一研究可以为其实际应用提供必要的理论依据。本论文首先研究了K_(1-x)Na_xNbO_3多晶型相界附近的压电性能。采用第一性原理方法计算了该体系的系统能量、结构参数、电子结构、弹性模量、弹性柔顺系数和压电常数。理论研究发现K_(1-x)Na_xNbO_3的多晶型相界出现在x=0.521处,与实验结果吻合较好,两相共存是其具有高压电性的关键因素。考察了压电常数d_(33)对晶体学取向的依赖性,表明正交K_(1-x)Na_xNbO_3(x=0.500)的d_(33)最大值接近[001]方向。通过比较不同组分从[011]到[001]方向极化旋转的能垒,发现在多晶型相界处K_(1-x)Na_xNbO_3的极化旋转变的更容易。研究了BaTi_(1-x)Zr_xO_3的多晶型相界和压电性。运用第一性原理方法计算了BaTi_(1-x)Zr_xO_3的总能、结构参数、压电常数、介电常数、弹性性质和波恩有效电荷。结果显示,BaTi_(1-x)Zr_xO_3的多晶型相界出现在x=0.077-0.088区域,与实验结果一致。总能计算表明在多晶型相界处,两相共存是其具有高压电性的关键因素。在多晶型相界,四方和正交BaTi_(1-x)Zr_xO_3(x=0.080)的压电常数d_(33)具有极大值,进一步支持了实验对多晶型相界的判断。弹性性质和波恩有效电荷的分析表明,在多晶型相界处,降低的力学稳定性和Ti-O共价键的增强对于提高压电性起到了重要作用。运用第一性原理方法预测了一个蜂窝状二维BC结构,研究了其成键、光学、力学和压电性质。结果发现在(001)平面上B和C原子具有sp2杂化成键,[001]方向C原子具有pz-pz(σ)成键。晶格动力学计算显示该结构是热力学稳定的,相对于其它构型具有更低的形成能。采用GW近似计算了二维BC的光学性质,表明其具有一个2.40 e V的间接带隙和1.35 e V的激子束缚能,一个明显的Frenkel激子峰位于光学谱2.98 e V处。因此,该材料在发光领域具有潜在的应用价值。分析了二维BC压电性与结构之间的关系,发现其压电性来源于自身特有的蜂窝状结构,压电系数极大值呈120°夹角。计算的二维BC的压电应力系数e22为-2.38×10~(-10) C/m,因此其在纳米机电系统中具有潜在的应用前景。运用第一性原理方法和进化算法预测了两个二维蜂窝状BSi结构,研究了它们的结构、成键、光学和压电等性质。结果发现[001]方向B原子间弱的共价键在P1和C2型BSi结构稳定性方面扮演着重要角色。声子谱的计算发现P1和C2型BSi是热力学稳定的。能带和态密度显示P1型BSi是一个半金属,C2型BSi是一个具有1.07 e V带隙的半导体。探讨了C2型BSi结构与压电性的关系,发现类似于二维BC,C2型BSi的压电性也来源于其特有的蜂窝状结构,压电系数e22为1.65×10~(-10) C/m。然而二维BC和C2型BSi的结构和成键明显不同,这导致它们在压电各向异性方面存在较大差异。因此,在制作纳米压电器件时要充分考虑它们之间的这种差别。以上结果可以为设计和研制新型无铅压电材料提供一定的理论参考。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-03-01）
贾凯丽[6]（2016）在《铌酸盐基无铅压电材料的可控制备与尺寸效应研究》一文中研究指出压电材料在我们的生活中具有广泛的应用,但是传统的压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)由于含铅量过高已经很难满足人们对陶瓷材料的要求。随着社会经济的发展,人们对生活环境越来越重视,无铅压电材料已经成为压电陶瓷材料研究的重点。铌酸钾钠(KNN)陶瓷以其压电性能好,铁电性能好,居里温度高的优点而成为热点研究材料之一。本文从环保的角度出发,采用水热法、溶胶凝胶法、熔盐法合成KNN粉体,并用两步烧结法制备了KNN陶瓷块体,进而观察其晶相结构及微观形貌,检测其电学性能的变化,分析该体系电学性能的尺寸效应。本文的主要研究内容有:1、通过水热法在200℃、6h合成了具有钙钛矿结构的KNN粉体。研究了反应时间、初始钾钠比、总碱浓度对KNN粉体晶体结构及微观形貌的影响规律:反应时间6h晶体已经生长完成,延长反应时间不会影响晶体的生长;初始钾钠比的改变,能够制备出两相共存的KNN粉体,富钠型的KNN微观形貌为纳米棒,富钾型的KNN微观形貌为立方体;随着总碱浓度的增加,晶体逐渐由四方相转变为正交相,晶体结晶度增强。但该方法无法得到尺寸可控的微纳级的KNN粉体。2、溶胶凝胶法中,首先采用新型方法制备了氢氧化铌,探究了结晶温度、反应时间、升温速率对KNN晶体结构及微观形貌的影响规律。结果表明,溶胶凝胶法明显降低了KNN粉体的结晶温度;同时,随着结晶温度的升高,KNN晶体中出现了两相共存,并且促进了晶体的长大;反应时间的延长同样促进晶体的长大;晶体的结晶有最佳升温速率,即4℃/min,该速率下合成的晶体结晶度最好。3、对熔盐法中实验参数对KNN粉体的影响进行了着重研究。结果显示,初始粉体种类及特征是熔盐法中晶体微观形貌改变的基础,在此基础上改变熔盐含量、熔盐种类、结晶温度等都能改变KNN粉体的晶体结构及微观形貌,尤其是改变结晶温度获得了宽尺寸分布范围的KNN粉体;熔盐种类对KNN晶体的合成温度有决定性的作用,同时会控制KNN晶体微观形貌;熔盐含量的增加,会促进晶体的结晶度提高,但是不会对晶体的微观形貌产生影响。4、选取晶粒尺寸分布范围最广的粉体通过两步烧结法得到KNN陶瓷,并研究该体系的尺寸效应。结果表明,初始KNN粉体的晶粒尺寸越小,陶瓷样品的密度及介电常数越高,同时,初始粉体的晶相也对陶瓷性能的稳定性产生作用。烧结的驱动力主要来自于晶体的界面能,晶粒尺寸越小,晶体的界面能越高,从而促进了烧结过程的进行,使得KNN陶瓷块体有较高的密度及介电常数。同时,从结果中可以看出,两相共存的KNN粉体所得陶瓷的密度及介电常数稳定性好。(本文来源于《中国石油大学(华东)》期刊2016-05-01）
郭菲菲[7]（2015）在《Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电材料的结构及物性研究》一文中研究指出Bi0.5Na0.5Ti O3(BNT)无铅压电材料具有非常优异的铁电压电性能,是目前最可能替代PZT的候选材料之一。与PZT类似,BNT可以与其它一些具有钙钛矿结构的材料固溶形成具有准同型相界(MPB)的固溶体。在MPB组分附近,BNT基固溶体属于叁方四方共存的混合相,自发极化可能的取向增多,在外部机械力或电场的作用下,自发极化容易转向,压电性能会在很大程度上得到提高。本论文主要研究BNT基陶瓷的改性、相变以及BNT基薄膜的结构和电学性能。首先采用传统的固相反应法合成了(1-x)Bi0.5Na0.5Ti O3-x Bi Co O3(BNT-BC)(x=0,0.015,0.025,0.03,0.035,0.04,0.06)陶瓷,对它们的结构和电学性能进行了系统的研究。研究发现,该陶瓷体系的叁方四方MPB在x=0.025-0.035,并且在相界处陶瓷的电学性能达到了最佳。x=0.025组分陶瓷的饱和极化强度Ps、剩余极化强度Pr、矫顽场Ec、双边总应变SB、单边应变SU、压电常数d33、厚度机电耦合系数kt、机械品质因数Qm分别为40.6μC/cm2、35.4μC/cm2、5.25k V/mm、0.181%、0.094%、107p C/N、0.45和257。最大介电常数对应的温度Tm随着BC含量的增加变化不大,退极化温度Td随着BC含量的增加先减小后增大。然后采用固相反应法合成了(1-x)Bi0.5Na0.5Ti O3-x Ba Zr0.055Ti0.945O3(BNTBZT)(x=0,0.01,0.03,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.10,0.12)陶瓷,对它们的结构和电学性能进行了研究,并对0.94BNT-0.06BZT陶瓷的相变行为进行了研究。结果表明,(1-x)BNT-x BZT陶瓷的MPB在x=0.06-0.09,在此区域陶瓷的电学性能达到了最好。在室温下,x=0.07的压电常d33、平面机电耦合系kp以及热释电系数p分别为173 p C/N,0.27和57n C·cm-2°C-1,退极化温度Td为82°C,并且在Td之前性能非常稳定。陶瓷的退极化温度Td在叁方相的一端随着x的增大而增大,到了MPB组分达到了最小值,到了四方相时,又开始随x的增大而增大。陶瓷在退极化温度Td处会发生铁电-反铁电相变,在最大介电常数对应的温度Tm处会发生叁方-四方混合相到四方相的相变,在Td和Tm之间的介电反常不涉及结构相变。最后采用脉冲激光沉积(PLD)的方法在(111)Pt/Ti/Si O2/Si(001)基片上成功生长出了0.975BNT-0.025BC薄膜,并系统地研究了薄膜的介电、铁电、局部压电、疲劳以及温度依赖的漏电特性。XRD的结果表明薄膜具有纯相钙钛矿结构且具有<001>择优取向。该薄膜与同类型的薄膜相比具有优异的铁电性能和抗疲劳特性,剩余极化强度2Pr达到了27μC/cm2,在反转5×109之后,极化的减小只有10%左右。薄膜在1k Hz下的介电常数约500介电损耗约为0.22,介电可协调性在20k V/mm时为12%。薄膜的漏电流导电机制在低电场时为欧姆导电,在高电场时为肖特基发射。该薄膜中存在一些大小不等的长条形极性纳米区域,长度大约分布在100-300nm,宽度约几十纳米。通过反转光谱压电力显微镜观察到了薄膜的相位-电压滞后回线和形变量-电压蝶形曲线,应变达到了0.12%,计算出的压电常数d33在19-63pm/V的范围。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2015-06-01）
李岩[8]（2015）在《高电致应变无铅压电材料的制备研究》一文中研究指出半个多世纪以来,锆钛酸铅(PZT)基压电材料凭借其优异的压电与机电耦合性能,在驱动器、换能器、传感器等领域一直占据着主导地位。但由于PZT高的铅含量,对人体与环境构成巨大危害,发展新型的无铅压电材料来替代或部分替换传统铅基压电材料成为近些年来国内外研究热点之一。研究结果表明,(1-x)Bi0.5Na0.5Ti O3-x Ba Ti O3(BNT-BT,BNT-x BT)基压电材料在准同型相界(MPB)附近具有良好的压电性能,围绕MPB组分的BNT-BT进一步发展具有高场致应变无铅压电体系,引起了广泛的研究兴趣。第一原理计算表明,Bi(Zn0.5Ti0.5)O3(BZT)和Zn Sn O3(ZS)作为新型的无铅材料体系,理论上具有优良的铁电性能,由于纯BZT和ZS用常规方法难于合成,探索其它途径从实验上获得这些新的无铅材料体系具有重要意义。本论文中将这些第一原理计算的体系与现有的高性能无铅体系进行复合,通过制备固溶体的方法来得到具有纯的相结构的新材料体系,如将BZT与二元Bi0.5Na0.5Ti O3-Ba Ti O3(BNT-BT)进行复合,制备了BNT-BT-BZT(BNT-BTx BZT)固溶体系;将ZS与Ba Ti O3复合,制备了BT-ZS二元固溶体体系。研究结果表明,BNT-BT-BZT固溶体系均形成纯的钙钛矿结构,BZT的引入诱导了室温附近的相结构由铁电四方相向赝立方转变,同时伴随着大的场致应变,BZT浓度为5%mol时,体系在室温相对较低的电场强度下(4 k V/mm),获得的场致应变为0.23%,相应的等效压电系数(Smax/Emax)达到526 pm/V,显着地高于当前主要的BNT基无铅材料,场致应变在25-120 oC范围内表现出良好的稳定性。另外,该体系表现出极好的抗疲劳性,表明该叁元固溶体系非常适合环境友好型驱动器的应用。BT-ZS固溶体系在x=0-0.10组分范围内均可形成纯的钙钛矿结构,ZS的引入诱导了室温附近的相结构由铁电四方相向立方相转变,伴随着大的电致伸缩响应。ZS浓度为10%mol时,体系在室温电场强度为4 k V/mm条件下,电致伸缩系数Q达到0.0452 m4C-2,优于传统的电致伸缩材料体系Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,并且在25-120 oC表现出良好的稳定性,非常适合固态驱动器与执行器的应用。(本文来源于《上海师范大学》期刊2015-04-01）
张涛[9]（2014）在《稀土钐掺杂钛酸铋钠基无铅压电材料的荧光特性》一文中研究指出随着能源的日益紧缺，多功能材料越来越受到人们的重视，并且在一些高新技术领域已经有了广泛的使用。压电材料是科技领域中不可或缺的一种非常重要的材料，广泛应用于军事，航空航天，农业等各个领域。但是，目前使用较广泛的是铅基压电材料，虽然性能优越，但是对人类的生活环境和自身健康都有严重的危害。近年来，学者们对无铅压电材料的研究越来越深入，并取得了可喜的成果。本文就是以被认为是最有希望取代铅基压电材料的钛酸铋钠无铅压电材料为基体，通过掺杂具有色纯度高、能量转换效率高、荧光寿命长以及对抗辐照稳定性强等优点的稀土，研究其光电性能。本论文采用传统的高温固相法，围绕Sm3+掺杂钙钛矿结构的钛酸铋钠材料的结构和发光性能进行了系统的研究。其主要内容包括以下：采用高温固相法制备了(Bi0.5Na0.5)1-xSmxTiO3无铅压电陶瓷，对其相结构及发光性能进行了研究。首先研究了钐浓度及烧结温度对BNT:Sm3+发光性能的影响。发现其发光性能随钐浓度的增大而升高，并在掺杂浓度为x=0.015时达到最大值，之后产生浓度猝灭效应发光强度迅速下降。烧结温度对发光性能也有很大影响，在900℃-1200℃范围内，随着烧结温度的升高，样品发光强度逐渐增强，并在1150℃时达到峰值，之后发光强度呈下降趋势。另外，对样品发光强度最大即掺杂浓度为x=0.015时在不同温度下进行了发光性能的测试，在从室温开始加热时，发光强度迅速增强，在160℃左右达到最大值，之后随着测试温度的升高而降低。根据电荷补偿原理在BNT:Sm3+样品A位掺杂碱金属离子形成(Bi0.5Na0.5)1-2xSmxMxTiO3（M=Li+、Na+、K+），结果发现一价碱金属离子的引入都能显着提高样品的发光强度，其中K+离子提升幅度最大。本文还研究了铋的浓度和B位掺杂Zr4+取代Ti4+对钛酸铋钠基无铅压电陶瓷发光性能的影响，都显示除了规律性特征，只影响了样品的荧光发射强度，但是上述所有的掺杂取代并没有改变BNT:Sm3+发光的分布状况。依然保持叁个强发射峰。(本文来源于《内蒙古科技大学》期刊2014-05-30）
马晓[10]（2014）在《Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3无铅压电材料的合成及性能研究》一文中研究指出Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)具有铁电性强、压电性佳、介电常数小及声学性能好等优点,是一种新型的无铅压电材料,一直受到国内外研究者的广泛关注。但是,由于矫顽场较大(Ec=73KV/cm)以及电导率较高,BNT陶瓷难以被极化,从而限制了其压电性能的发挥。为改善BNT陶瓷的性能,本文分别对BNT陶瓷粉末的制备技术、固溶改性、掺杂改性和组织织构化等方面进行了研究。系统研究了溶液燃烧合成工艺参数对合成产物的物相结构和显微形貌的影响及作用机制,烧结温度和时间对陶瓷显微组织结构的影响,烧结过程中BNT晶粒长大行为,BaTi03和Eu含量对陶瓷组织结构与电性能的影响规律,揭示了BNT材料制备技术与组织结构和性能之间的关系。同时,研究了水热合成工艺参数对合成产物物相结构及显微形貌的影响,阐明了BNT模板晶粒和高取向BNT薄膜的形成过程和反应机理。通过上述研究,本文得到如下主要结论：(1)以尿素为燃料,采用溶液燃烧合成技术一步合成了钙钛矿结构的BNT及BNT基陶瓷粉体,探明了溶液燃烧合成工艺参数对合成产物结构和性能的影响及其作用机制。(2)溶液燃烧合成的BNT粉体具有较高的烧结活性,在1140℃下烧结2h可获得高致密度的BNT陶瓷,其性能分别为：Rd=95.7%、d33=65pC/N、kp=0.20。通过晶粒生长动力学唯象理论分析可知,BNT晶粒生长是由体积扩散或者二次界面控制,生长活化能Q≡(75±4)kJ/mol。(3)BNT与BT形成了钙钛矿结构稳定的固溶体(1-x)BNT-xBT,在x=0.06～0.08之间存在叁方-四方准同型相界,处于该相界的陶瓷表现出了优异的电性能,当x=0.06时,陶瓷剩余极化强度Pr达到最大,Pr35.96pC/N,矫顽场Ec=3.22KV/mm。(4)采用Eu3+对BNBT6进行掺杂改性,有效降低了BNBT6陶瓷的矫顽场,提高了其剩余极化强度和压电常数,当y=0.25时,性能最佳：d33=149pC/N,Ec=2.95KV/mm,Pr=40.27μC/cm2；阐明了Eu+对BNBT结构与性能的影响机制。(5)以高取向层状钛酸为前躯体,采用水热法合成了不同形貌的BNT基陶瓷粉体。揭示了NaOH浓度对合成产物的物相和形貌的影响和作用机制。当NaOH浓度较低(8mol/L)时,Bi3+、Na+通过离子交换进入钛酸层间,原位反应生成了层板状BNT粉体;NaOH浓度提高到10mol/L,反应初期通过原位反应生成了层板状BNT粉体,随着反应的进行,层板状BNT颗粒逐渐裂解而形成纳米纤维,其直径为30～150nm,长度为几个微米到十几个微米；当NaOH浓度继续提高至14mol/L时,板状钛酸的溶解度增大,通过溶解-结晶的方式形成表面光滑,形状规则的BNT立方颗粒,尺寸约为3～5μm。(6)以钛酸二维纳米片为钛源,首次采用水热法在多晶Pt衬底上合成了高取向BNT薄膜。所制得BNT薄膜连续、致密,由尺寸约150nm左右的表面光滑的立方晶粒整齐排列而成,(110)晶面取向度高达99%,最大有效压电系数d33≈50pm/V。揭示了取向BNT原位生长机理。(本文来源于《华中科技大学》期刊2014-05-01）
无铅压电材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
压电材料是功能材料的重要一员,通过机械能与电能之间的转换,它被广泛应用与微机电系统、医学超声诊断和自动化工业等领域。多年以来,以锆钛酸铅(PZT)为代表的铅基压电材料一直占据着主要市场,但是其含有大量的铅,会对自然环境和人类健康带来很大的危害。所以很多国家都开始研究可以替代PZT的无铅压电陶瓷。在众多无铅体系中,铌酸钾钠(KNN)体系因其居里温度高、自发极化大和相对较高的压电系数成为最有希望的研究对象。本文与相关课题组开展合作,对叁类具有代表性的KNN基材料的相结构和微结构进行细致的表征,为工艺改良提供指导,为理解和优化性能提供基础。对于传统工艺制备的KNLN陶瓷,提高其性能最为有效的方法就是将多晶型相界(PPT)调节到室温。但是,纯相的陶瓷很难获得,总是不可避免的出现第二相。通过对不同Li含量陶瓷的相结构和微结构进行细致分析,我们发现第二相的结构为四方钨青铜结构,由Li、Na、K、Nb和O五种元素组成。第二相主要分布在陶瓷内部,陶瓷表面没有。并且,第二相的存在会使PPT调节失败,因此压电性能得不到提高。对于固相制备KNLN单晶,我们利用电子背散射衍射、压电力显微镜和透射电镜研究了单晶内部微结构特点。单晶内出现周期平行排列的δ边界和周期性畴结构。δ边界两侧每一层的厚度为2-3μm,两侧的取向关系为1.4°/[12 3 2]。与取向的变化相对应,两种畴结构也呈交替排列。一种畴结构平行的薄片状,畴壁的指数为{100},这种畴结构对应四方相中180°畴或者正交相中90°畴;另一种畴结构为楔形状,畴壁的指数为{11l},指数l是无理数,并随着畴壁与δ边界的夹角变化而改变,这种畴结构对应正交相中的60°或120°畴。在KNLN单晶中观察到的特殊微结构主要和固相法中单晶所受的独特应力场有关。对于反应模板法制备的KNLNTS织构化陶瓷,为了弄清反应机理,我们对烧结过程中四个温度的样品(800°C、1100°C、1140°C和1190°C)进行了细致的结构和成份分析。结果表明,陶瓷内部先发生模板与陶瓷基体的元素或扩散、再形成大量液相、外延生长在模板表面形核,最终通过消耗液相长大实现织构化。因此,我们提出了液相定点辅助烧结的模型。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
无铅压电材料论文参考文献
[1].夏梦杰.K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电材料的制备及其复合膜纳米发电机研究[D].太原理工大学.2019
[2].傅正钱.铌酸钾钠基无铅压电材料微结构研究[D].中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所).2018
[3].李奕豪,钟轶峰,赵子龙,李帛书,汪家华.无铅压电材料的高通量制备与模型模拟[J].金属世界.2018
[4].朱秀,许桂生,刘锦峰.无铅压电材料的研究进展[J].中国材料进展.2017
[5].李强.无铅压电材料压电特性的第一性原理研究[D].哈尔滨工业大学.2017
[6].贾凯丽.铌酸盐基无铅压电材料的可控制备与尺寸效应研究[D].中国石油大学(华东).2016
[7].郭菲菲.Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电材料的结构及物性研究[D].哈尔滨工业大学.2015
[8].李岩.高电致应变无铅压电材料的制备研究[D].上海师范大学.2015
[9].张涛.稀土钐掺杂钛酸铋钠基无铅压电材料的荧光特性[D].内蒙古科技大学.2014
[10].马晓.Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3无铅压电材料的合成及性能研究[D].华中科技大学.2014
标签：纳米发电机; 压电复合薄膜; 无铅; K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3;