反鐵電現象的陶瓷材料。主要由 PbZrO3或PbTiO3為基的固溶體 Pb (ZrTiSn) O3組成。當鋯酸鉛為主晶相時，需加入5%～15%的含鉛 玻璃以促進燒結和提高耐電強度。具有雙電滯回線，可用於製作反鐵電電 容器、換能器和電壓調節元件等。調節電場可達4kV/mm。
基本介紹
- 中文名：反鐵電陶瓷
- 外文名：anti-ferroelectric ceramics
- 工藝：電子陶瓷工藝
- 燒成溫度：1340℃左右
- 學科：材料科學
- 套用：製作反鐵電電 容器、換能器等
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介紹
用這類材料製成的抗輻射儲能電容器的儲能密度可達0.3J/cm3以上，製作時常在瓷片電極附近的絕緣邊上塗敷半導釉，可有效地防止絕緣邊擊穿，提高工作電壓。還可用於製作高壓電容器、高介電容器，以及換能器（實現電能與機械能轉換）等。
鐵電體與反鐵電體
具有一個或多個鐵電相的晶體稱為鐵電體。鐵電相是指在某個溫度範圍內晶體不僅存在自發極化，而且自發極化強度可隨外加電場重新定向的一種狀態。晶體的自發極化能被外電場重新定向的這種性質稱為鐵電性。鐵電體的極化強度和外施電場強度之間呈現出電滯現象，類似於鐵磁體的磁滯回線，因此，用電滯回線描述電滯現象。鐵電體內自發極化方向一致的微小區域稱為電疇。電疇隨外電場反向而反轉時具有某種滯後特性，因而巨觀上鐵電體就顯示出電滯現象。鐵電體的重要特徵是存在一個結構相變溫度Tc，即晶體由低溫的鐵電相轉變為高溫的非鐵電相的溫度，此溫度稱為居里點。鐵電體的介電、彈性、光學和熱學性質等在Tc附近出現反常現象。在Tc以上順電區域內，電容率與溫度的關係遵循居里—外斯定律。反鐵電體的結構和鐵電體相近，但相鄰的子晶格卻是沿反平行方向產生自發極化的，因此，巨觀性能上，反鐵電體和鐵電體既有相同之處，也有不同之處，在某些條件下，如外施強電場可以使反鐵電相轉變為鐵電相。由於鐵電體是熱釋電體的一個亞族，因此，鐵電體從本質上來看總是具有壓電性和熱釋電性。
常見的反鐵電體有鈣鈦礦型的PbZrO3和NaNbO3，KDP型的NH4H2PO4（ADP），亞硒酸鹽型的CsH3（SeO3）3，蟻酸鹽型Ag2H3IO6和Pb3V2O8等。
反鐵電陶瓷的研究與發展
鋯錫鈦酸鉛是一種反鐵電陶瓷。上世紀60年代末，美國Clevite 實驗室在其開發的具有高壓電性能的鋯鈦酸壓電材料基礎上，針對PZT壓電陶瓷機電轉換能力不足的問題，研製出了一種具有大機電轉換能力的新型有源材料—PZST 反鐵電相變陶瓷，即通過對PZT基鐵電材料摻雜改性得到能夠在室溫條件下由反鐵電相被電場誘導轉變成鐵電相的PZST反鐵電陶瓷，相變過程會產生大的體積應變數。
此後，西安交通大學開展了反鐵電材料的研究和套用工作。研究了化學組份和不同外場對反鐵電陶瓷相變性能的影響和變化規律，針對該類材料豐富的相變性能在不同套用領域開展工作，給出了性能最佳化途徑，比如，利用壓致相變製作大功率脈衝爆電電源，利用場誘相變製作電壓調節器等。在利用其大電致應變特性方面，也開展了系統的研究工作，通過摻雜改性和最佳化製備工藝，重點解決PZST反鐵電陶瓷相變場強較高和電滯損耗偏大等問題，得到了具有大電致應變數、低相變場強和小電滯損耗的“細長”型電滯回線的PbLa（Zr,Sn,Ti）O3（簡稱PLZST）
反鐵電陶瓷，這種材料的電致應變數比PZT 壓電陶瓷高出10倍以上，其楊氏模量在100～110GPa之間，應變能是PZT壓電陶瓷的100倍以上。考慮到材料電滯損耗因素，要儘量工作在低頻狀態，以減小交流電場下的熱損耗，使器件穩定工作。
