溶胶-凝胶法制备掺铈PZT粉体材料工艺及结晶性能研究

锆钛酸铅材料(Pb ZrxTi1-xO3)具有优异的铁电,压电和介电性能,被广泛用于数据存储器、声纳、压电换能器等多种领域.锆钛酸铅材料的制备和应用研究是近年来的无机功能材料的研究重点,其中通过改进锆钛酸铅材料的制备工艺和掺入杂质元素来提高材料的性能又是研究的热点.溶胶-凝胶法对各组分含量可以精确控制并且容易实现掺杂,本文采用溶胶—凝胶法,以硝酸锆、醋酸铅、钛酸四丁酯为原料,氧化铈为掺杂剂,制备了不同氧化铈掺杂浓度的锆钛酸铅(PCZT)粉体.用X射线衍射(XRD)检测了粉体的晶体结构,进行了晶格常数计算.总结了稀土铈对PZT材料掺杂后对结晶性能的影响,提出控制好退火温度和选择合适的掺杂浓度是获得良好结晶的两个关键因素.     

压电陶瓷材料的发展及其新应用

综述了近年来国内外压电陶瓷材料的最新研究进展，对于在生产实践中所采取的一系列压电陶瓷改性措施，包括沉淀法、溶盐法、溶胶-凝胶法及水热法等的优缺点作了比较，强调了低温烧结的优越性，特别指出它们在含铅的锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷与不舍铅的铋层压电陶瓷和不合铅的钙钛矿型压电陶瓷制备中的重要作用；最后，简要介绍了压电陶瓷一些重要的新应用。     

铁电锆钛酸铅陶瓷的Sol—Gel制备研究

本文主要对以丁醇钛、无水醋酸铅、乙醇锆为原料制备锆钛酸铅(RZT)陶瓷的溶胶——凝胶(Sol—Gel)方法进行了研究.实验表明,在650℃焙烧两小时凝胶粉末生成晶相的锆钛酸铅粉料,并且具有高均匀性,高纯度.在1200℃,170kg/cm~2和2h条件下通氧热压烧结的陶瓷具有优良的压电性能.     

压电陶瓷性能稳定性的讨论

一、引言压电陶瓷的稳定性问题是压电陶瓷工作中一个相当重要的课题。过去对影响稳定性的物理机构以及改善稳定性的途径,有过不少探讨。但大多数是属于BaTiO_3陶瓷,对目前广泛使用的锆钛酸铅陶瓷和三元系陶瓷则研究甚少。而且主要研究材料的时间稳定     

MnSb系压电陶瓷材料sol—gel法合成工艺研究

采用sol-gel工艺制备了钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)，用先驱体合成法制得了PMS、PZN，然后以制得的PZT、作为基料，与PMS、PZN一起合成PMZN压电陶瓷，探讨了PZT、制备工艺对材料结构和性能的影响．结果表明：sol-gel法合成PZT粉制备的PMZN系压电陶瓷材料具有机电耦合系数高，介质损耗小，介电常数与机械品质因数适中等特点：sol-gel工艺降低了材料的烧结温席．改善了材料的介电与压电性能．提高了谐振频率．     

卢瑟福背散射能谱测定法测定锆钛酸铅压电陶瓷成分

我们用卢瑟福背散射能谱测定法(Rutherford Backscattering Spectrometry),测定几个锆钛酸铅(PbZrTiO_3)压电陶瓷(多晶体)样品的化学成分,其误差在1%范围内.使用此方法测定PbZrTiO_3成分,较化学分析法和x射线分析法优越.     

一种全新概念变压器

压电陶瓷变压器及其系列应用产品压电陶瓷变压器是一种从材料、结构、工作原理都与传统电磁变压器截然不同的一种新型变压器。利用特殊的压电陶瓷材料,改性锆钛酸或铌镁锆钛酸等材料,按配方严格配料,经过球磨、喷雾干燥、高压力成型制胚、高温烧结、高压电场极化、严格检测等多道工艺过程,最后就得到了压电陶瓷变压器。它     

新型挤压膜气体轴承的研究

为了有效地克服传统气体轴承的缺点,利用超声波悬浮以及压电效应,研制了一种新型的挤压膜气体轴承.通过对弯曲振动模式下挤压膜轴承可悬浮质量与影响参数的关系讨论,选用硬铝金属外壳、锆钛酸铅压电陶瓷来设计挤压膜轴承的核心--压电弯曲换能器,并分析了它的一阶谐振频率以及与半径、厚度的关系,制作出满足挤压膜轴承工作谐振频率(20 kHz)要求的压电弯曲换能器.通过挤压膜气体轴承实验单元和线性导向系统实验,测量比较了悬浮质量与悬浮间隙的关系,验证了所做的理论分析和数值计算,取得了较好的一致性.这种新型轴承由于是在超声振动作用下获得悬浮支承,在结构上比静压气体轴承简单,因此在低速和静态时优于动压气体轴承,具有很好的应用前景.     

HNT-1型便携式He-Ne激光电源——压电陶瓷变压器的一个应用

HNT—1型便携式He—Ne激光电源是以压电陶瓷变压器为主体的电源变换器。 压电陶瓷变压器是最近发展起来的新型电子器件。 它是由一种铁片材料(例如锆——钛酸铅为主要成分)经烧结而成。由于它与电磁(线绕)·变压器相比,具有成本低、制作方便、体积小、重量轻、不用铜铁材料、无磁性而不产生电磁干扰、升压比高(达450以上)、无击穿和烧毁现象等优点,引起国内外十分重视,行了广泛研究①。HNT—1型电源是把压电陶瓷变压器应用到激光领域,用作便携式He-Ne激光电源的一个尝试,已获得初步成动。     

技术转让

山东大学成果集锦联系人：吕明新地址：济南市经十路７３号电话：０５３１－２９５５０８１－２２３２邮编：２５００６１编号：J２０１２６１该项目属电子陶瓷材料及其元器件范畴,研究了锆钛酸铅或钛酸铅压电陶瓷材料的质量,进而做械品质因数高、频率温度特性好的高性能压电陶瓷器。通过对配方的掺杂取代,获得高性能的材料配方时,对烧结、研磨、极化、电极设计等关键工艺进行创改进,提高了品质因数Qm值及温度稳定度,制做出品质的压电陶瓷谐振器。应用范围：压电陶瓷元器件在电视机（TV）、影（CD、VCD、DVD）、遥控器、录相机、…     

不同柱高对1-3-2型压电复合材料性能的影响

以环氧树脂和铌镁锆钛酸铅(PMN)为原料,采用切割-浇注法制备1-3-2型环氧树脂基压电复合材料。分析讨论陶瓷柱的高度对1-3-2型压电复合材料压电性能、机电性能的影响。结果表明:随着1-3-2型环氧树脂基压电复合材料的柱高的增加,复合材料的压电应变常数d33和压电电压常数g33均增大;随着柱高的不断增加,复合材料的厚度模对应的频带不断变窄;厚度机电耦合系数呈现增大的趋势。     

基于PZT薄膜的高频压电式微机械超声换能器的仿真与制备

压电式微机械超声换能器(PMUT)是当前生物医学超声成像领域的研究热点.锆钛酸铅(PbZrO₃-PbTiO₃,PZT)压电薄膜是近年来微机械超声换能器使用的核心压电材料.基于PZT压电薄膜,使用有限元软件COMSOL Multiphysics创建了三维有限元仿真模型,并在(0,1)模态下研究了压电薄膜结构的几何参数,其谐振频率达到22.12 MHz,有效机电耦合系数(k_eff²)为5.13%.采用光刻和刻蚀方法制备了PZT压电薄膜的PMUT单元原型器件.该器件的空腔结构完整,谐振频率在(0,1)模态下为25.87 MHz,仿真与测试结果相似,振动模态较纯,振动位移性能较好.研究结果表明:采用PZT压电薄膜的PMUT在高分辨率、高频医学超声成像中具有较好的应用前景.     

聚合物B位前驱体法制备锆钛酸铅纳米复相陶瓷微观结构

采用前驱体法合成了钙钛矿型B位离子氧化物固溶体,以此作为B位先驱体与碳酸铅通过固相反应在740℃合成A位缺铅的亚稳态钙钛矿型锆钛酸铅(PZT)固溶体.烧结过程中纳米级四方和单斜ZrO2纳米粒子从固溶体中析出.借助X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对物相、组成和微观结构进行了分析.随ZrO2的加入量增加,断口从沿晶穿晶混合断裂变为穿晶断裂.研究表明,采用聚合物B位前驱体法成功制备出内晶型锆钛酸铅纳米复相陶瓷.     

混凝土检测的超声波发射系统研究与设计

用锆钛酸铅（PZT）陶瓷制成超声换能器向结构体中发射超声波,以实现结构损伤的在线无损检测．针对混凝土结构损伤中主动超声检测的技术特点,研制了一种基于PA96的PZT高压大功率驱动放大电路,详细说明了该电路的设计原理、性能及影响因素．实验结果表明,该功率放大电路具有输出电压高、频带宽、驱动力强、稳定性和线性度好等优点。可满足超声波发射系统中超声波发射驱动的要求．     

PZT6.5 MHz压电陶瓷滤波器的设计与工艺研究

介绍了6.5 MH z压电陶瓷滤波器的设计原理和制备工艺。通过对锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷材料的改性,确定了滤波器陶瓷材料的配方,通过对分割电极的设计,实现了二重模滤波器的电容耦合;经过不断的试验和工艺改进,使产品性能达到了预期的目标。     

PZT/P(VDF-TrFE)0-3型复合材料的制备及介电测量

采用溶胶 -凝胶法制备了锆钛酸铅 (PZT)的纳米粉体 ,通过热压的方法制备了锆钛酸铅与偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物形成的 0 3型复合材料 (PZT/P(VDF TrFE) ) ,并对其进行了频域和时域介电测量 .研究结果表明 ,复合材料的介电常数随PZT的体积分数的增加而增大 ,在PZT体积分数约为 70 %时出现最大值 ,并对该结果作了定性解释 .时域测量结果表明 ,在PZT/P(VDF TrFE) 0 3复合材料中存在 3种不同弛豫时间的极化结构     

PZT/P(VDF-TrFE)O-3型复合材料的制备及介电测量

采用溶胶-凝胶法制备了锆钛酸铅(PZT)的纳米粉体,通过热压的方法制备了锆钛酸铅与偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物形成的0．3型复合材料(PZT／P(VDF-TrFE)),并对其进行了频域和时域介电测量．研究结果表明,复合材料的介电常数随PZT的体积分数的增加而增大,在PZT体积分数约为70％时出现最大值,并对该结果作了定性解释．时域测量结果表明,在PZT／P(VDF—TrFE)0．3复合材料中存在3种不同弛豫时间的极化结构．     

锆钛酸铅压电陶瓷材料凝胶注模成型

为制备凝胶注模成型所需的高固相低粘度的锆钛酸铅陶瓷浆料,分别用分散剂聚甲基丙烯酸铵和柠檬酸三铵进行试验.研究了分散剂聚甲基丙烯酸铵、浆料pH值和固相含量对浆料粘度的影响,实验结果表明该分散剂最佳用量为陶瓷粉体质量分数0.30%~0.45%、浆料最佳pH值8.5~11.0,此时可制备体积分数50%、粘度小于1 Pa.s,适于凝胶注模的稳定锆钛酸铅浆料.其中当分散剂质量分数为0.30%时,烧结陶瓷有较好的微观结构.同时,对干压成型中不同粘合剂的作用效果进行了比较.     

驻波法测声速的原理研究

压电换能器是一种能够将机械能和电能互相转换的功能性材料。利用压电发射换能器将信号源发射出的电信号转变为声波信号,并将声波近似地看为平面波。经过压电接收换能器的反射,在其界面上形成的两列振幅相同、频率相同的波相干叠加产生了驻波。利用示波器与压电接收换能器相连,在示波器上可以观察到压电换能器形成的声压波形以及振幅的大小。移动接收换能器记录声压处于极大值时发射换能器与接收换能器之间的距离。利用该方法测量多组数据,并用逐差法即可求得声速。     

溶胶-凝胶法制备PbZr_(0.95)Ti_(0.05)O_3及其性能研究

利用无机醇盐制备了锆钛酸铅Pb Zr0.95Ti0.05O3溶胶-凝胶,并在不同温度下烧结了PZT陶瓷.用XRD测量了PZT陶瓷的晶体结构,实验结果发现随烧结温度从500℃升高到800℃,PZT的晶态由焦绿石相变为钙钛矿相.用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼谱(Raman)测量了PZT陶瓷的光谱,确定了PZT陶瓷由焦绿石相变为钙钛矿相的转变温度为600℃左右.测量结果与固相法(950℃)烧结的PZT陶瓷做了对比.