《鋁酸鉍基新型高溫無鉛壓電陶瓷的製備與性能研究》是依託北京工業大學，由侯育冬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋁酸鉍基新型高溫無鉛壓電陶瓷的製備與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：侯育冬
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
BiAlO3（BAO）是新發現的高居里溫度（＞520℃）鈣鈦礦無鉛壓電材料，在高溫壓電器件領域潛在廣泛套用。然而BAO鈣鈦礦相不易控制，陶瓷難以合成，限制其進一步實用化。結合我們已具備的知識積累和前期工作，本項工作擬將熔鹽粉體工藝與二步無壓燒結技術結合起來製備高緻密細晶BAO基陶瓷。深入研究低溫熔鹽法反應過程中熔鹽體系粘度、離子擴散速率、極性面選擇性吸附對晶體結構、尺寸和形貌的影響機制，實現高分散BAO納米粉體的製備。進一步，選擇預探索實驗合成的具有高退極化溫度和高容忍因子的Bi0.5K0.5TiO3（BKT）穩定燒結過程中BAO基體系的鈣鈦礦結構不分解，在探明晶粒生長和晶界擴散關在線上制的基礎上，套用二步無壓燒結技術提升BAO基陶瓷緻密性，結合晶粒尺度對壓電性能影響的尺寸效應研究，最佳化體系結構獲得具有優異性能的高溫細晶無鉛壓電陶瓷，為製備出實用型、高性能的新一代高溫無鉛壓電器件奠定基礎。
結題摘要
當前，商用高溫壓電器件仍以鉛基材料為主。鉛是有毒的重金屬元素，污染環境，損害人類身體健康，研發新型環境友好的高性能無鉛陶瓷已經十分緊迫。結合我們已具備的研究條件、工作經驗和知識積累，在國家自然科學基金項目的支持下，課題組從材料理論、工藝、結構和性能等方面深入研究了鋁酸鉍基系列新型無鉛壓電陶瓷。設計並採用傳統陶瓷工藝合成三類鋁酸鉍基複合體系：K0.5Bi0.5TiO3-BiAlO3，BaTiO3-BiAlO3和LaAlO3-BiAlO3。研究發現，以K0.5Bi0.5TiO3為第二組元，難以合成純鈣鈦礦相複合體系，實際產物含有K0.5Bi4.5Ti4O15鉍層結構。而以BaTiO3和LaAlO3為第二組元，均可與BiAlO3複合形成穩定的鈣鈦礦結構陶瓷。但是BaTiO3-BiAlO3體系的居里溫度較低（<100℃），不適合作為高溫器件材料使用。LaAlO3-BiAlO3體系不僅具有強弛豫介電特性，而且居里溫度高（>500℃），適合作為新一代高溫無鉛壓鐵電陶瓷使用。進一步，優選材料組成，套用新穎的低溫熔鹽法於550℃成功合成平均粒徑50nm的LaAlO3-BiAlO3超細粉體，並實現具有優良電學性能的細晶陶瓷體無壓燒結緻密化。本項目工作為製備出實用型、高性能的新一代無鉛電子陶瓷器件奠定基礎。
