新型弛豫型铁电单晶PMNT的铁电与压电性能

用改进的Bridgman法生长出尺寸达40mm× 80mm的新型弛豫型铁电单晶PMNT .对其铁电、压电性能的表征研究表明 ,该晶体的性能随组分与切型变化 . ( 0 0 1 )切型的PMNT76 /2 4单晶的介电常数ε为 34 0 0左右 ,介电损耗tanδ <0 .7% ,压电常量d3 3 达到 980pC/N ,机电耦合因数kt 为 0 .5 5 ,Tc 约为 1 1 0℃ . ( 0 0 1 )切型的PMNT 6 7/33单晶的ε达 5 30 0左右 ,tanδ <0 .6 % ,d3 3 最大达 30 0 0pC/N ,kt 达 0 .6 4 ,k3 3 达 0 .93,Tc 约为 1 5 0℃ . ( 1 1 0 )与 ( 1 1 1 )切型的压电性能远低于 ( 0 0 1 )切型 .用此法生长的三方相的PMNT单晶的压电性能超过传统的高温溶液法 ,且其kt 值亦大于三方相的PZNT单晶 .PMNT单晶的铁电与压电性能尚存在一定的波动 ,这与晶体成分均匀性与单畴化程度等因素有关 .     

巨压电弛豫铁电单晶及其在医用超声换能器中的应用

压电材料是一类非常重要的多功能材料。它可以实现机械能和电能之间的相互转换,在机电器件和电声领域有广泛的应用。基于宽频带超声波换能器、高灵敏度传感器和大应变执行器等压电器件的发展需求,迫切地需要研发出具有更大压电应变常数和更高机电耦合系数的压电材料。弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅(化学分子式(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3简称PMN-xPT或PMN-PT)及其同类单晶(简称弛豫铁电单晶)的发现恰逢其时,它们所具有的巨压电性和极高的机电耦合系数使得很多机电器件的性能有了一次大幅度的改进。例如:PMN-33%PT单晶的压电常数d_(33)高达2800 pC/N,是通用的压电材料PZT压电陶瓷的5倍,其机电耦合系数k_(33)也高达94%,而最好的PZT的机电耦合系数k_(33)也只能达到70%。本文系统地介绍了弛豫铁电单晶材料及其在医用超声换能器方面的应用进展。     

压电材料的新星--弛豫型铁电晶体的结构、性能及应用前景展望

以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3和Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PZN-PT)等为代表的弛豫型铁电晶体是近年来铁电领域物理领域的一个研究热点,在基础研究以及应用技术研究中都有重要意义.本文着重介绍了弛豫型铁电晶体PZN-PT的重要压电性能,对该系列晶体广阔的应用前景进行了探讨.     

LiTaO_3单晶的导热性能及其与相变、晶轴方向关系的研究

钽酸锂(LiTaO_3)单晶是一种具有良好压电、热电和电光性能的重要铁电晶体,对其许多物性已作了广泛研究。但是,由于实验上的困难,与该晶体应用密切相关的导热性能研究甚少,它在较高温度下和在不同晶轴方向的导温系数(即热扩散率,Thermal diffusivity)及其     

复合材料Terfenol-D/PMNT的磁电和逆磁电响应

给出了Terfenol-D/PMN-PT/Terfenol-D(TD/PMNT/TD)和PMNT/TD/PMNT两种层状复合材料的磁电和逆磁电响应的测试方法和测试结果. 这两种复合结构的优化直流偏置磁场大小均为350 Oe(1 Oe=79.58 A/m). 在1 kHz频率下, 这两种复合材料的最大磁电电压系数分别为384 mV/Oe和158 mV/Oe, 最大逆磁电系数分别为118 mG/V和162 mG/V (1 G = 10^-4 T). 另外研究了这两种复合材料在谐振频率下的磁电响应. 通过对两种复合结构的比较得知, 磁致/压电/磁致复合结构具有好的磁电响应; 而压电/磁致/压电复合结构具有好的逆磁电响应. 这一结果有助于优化设计高性能压电/磁致复合磁电材料.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3弛豫铁电单晶的异常压电响应行为

利用高真空度扫描力显微术(HV-SFM)的压电响应模式原位研究了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3 (PMN-PT)弛豫铁电单晶(111)晶面的压电响应行为. 观察到与单晶束缚电荷补偿机制密切关联的异常的压电响应行为. 高真空度条件下的压电响应退化行为与本征屏蔽电荷不足以补偿极化电荷所引起的极化状态的不稳定性有关. 而大气环境下相当强的压电响应信号源于表面吸附机制所致的表面束缚电荷对畴状态较强的稳定作用.     

铁电晶体表面电导对热释电性能的影响

一、引言在温度恒定的条件下,铁电晶体的自发极化强度引起的面束缚电荷被晶体内部和外来的自由电荷所中和,因此觉察不出来,晶体内部自由电荷起中和作用的平均时间为τ=ε/σ,其中ε为晶体的体介电常数,σ为晶体的体电导率。多数铁电晶体的τ值在1秒到1000秒之间。铁电晶体的自发极化强度通常随温度的增加而减小,所以当晶体的温度变化率大于τ~(-1)     

提高(K0.5Na0.5)NbO3 陶瓷压电性能温度稳定性的新方法

分析了(K_0.5Na_0.5)NbO₃(简写为KNN)基陶瓷压电性能温度稳定性差的原因, 结合KNN固溶体的相图, 提出了解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的新方法. 为了验证此方法的可行性, 设计了 0.9(K_1-xNa_x)NbO₃-0.06LiNbO₃-0.04CaTiO₃(简记为KNLN-CaTiO₃)陶瓷. 系统研究了KNLN-CaTiO₃ 陶瓷的结构和性能. 实验结果表明: KNLN-CT(x=0.54)陶瓷在宽阔的温度范围(25~320℃)内表现出良好的温度稳定性, 在 x=0.54 处获得了相对较高的压电性能(d₃₃=152pC/N). 这个结果证实了我们提出的解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的方法是可行的,具有使用价值.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3弛豫铁电单晶的异常压电响应行为

利用高真空度扫描力显微术(HV-SFM)的压电响应模式原位研究了Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-30%PbTiO₃ (PMN-PT)弛豫铁电单晶(111)晶面的压电响应行为. 观察到与单晶束缚电荷补偿机制密切关联的异常的压电响应行为. 高真空度条件下的压电响应退化行为与本征屏蔽电荷不足以补偿极化电荷所引起的极化状态的不稳定性有关. 而大气环境下相当强的压电响应信号源于表面吸附机制所致的表面束缚电荷对畴状态较强的稳定作用.     

LiTaO_3单晶宏观质量与畴结构的简便检测法

钽酸锂(LiTaO_3,简称LT)单晶具有优良的压电、热电和电光性能,已广泛应用于电视工业、红外技术和科学研究的其他领域。用作彩电声表面波滤波器基底材料的大尺寸x轴LT单晶,已形成了批量生产的规模。 生长出的LT晶体呈多畴结构,使用前必须进行极化处理使之变成单畴。     

双掺(铜、铈)KNSBN晶体生长及高反射率自泵浦相位共轭的测量

钾钠铌酸锶钡(KNSBN)晶体是目前几种重要的光折变铁电晶体材料之一.KNSBN晶体不仅具有优异的光折变性能,而且与其它光折变晶体材料相比有许多优点,如:(1)易生长较大的单晶;(2)无孪晶,无90°畴,易极化、加工;(3)可以在较大固熔体范围内进行单晶生长,生长组分可调节;(4)易进行不同元素掺杂等.近些年来,人们对不同组分、不同元素掺杂     

直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化

在不同直流偏压下，测试了[001]和[111]方向的PMN-32%PT单晶的介电温度谱, 研究了其介电响应和相变行为. 当施加的偏压在E = 1.5～4.0 kV/cm范围内, 在三方相稳定的温度范围内有一个新的异常介电峰出现; 当E > 4.0 kV/cm时, 异常介电峰消失. 而对于[111]方向的单晶, 在偏压下没有新的异常介电峰出现. 对直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化进行了讨论.     

掺铁Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3单晶的生长及性能研究

采用改进的布里奇曼法(坩埚下降法)生长了掺0.3%(摩尔分数) Fe的0.74Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃- 0.26PbTiO₃(PMN-0.26PT)单晶. 系统研究了该单晶的生长、结构、介电和热释电性能, 并与纯PMN-0.26PT单晶进行了比较. 研究发现, 掺杂晶体的畴宽度明显大于纯晶体; 单晶的矫顽场和剩余极化都明显增大; 在居里温度以下, 介温谱上出现两个大的异常, 温度较纯晶体更接近于室温. 实验结果表明, 掺杂离子通过缺陷偶极对2Fe′_Ti -V^••_o对畴起钉扎作用, 增加了晶体的矫顽场, 降低了晶体的介电常数和介电损耗, 提高了晶体的探测优值, 并保持高的电压响应优值, 这对PMN-PT单晶的实际应用非常有利. 这种高性能的热释电和压电单晶的掺杂改性研究将会更好地增进对其高性能本质的理解.     

LiTaO_3X射线衍射数据的测定

钽酸锂(LiTaO_3)单晶是一种重要的铁电晶体,具有较好的电光性能、压电性能和热电性能,有着较广泛的应用.Abraham等曾用X射线衍射和中子衍射详细测定了LiTaO_3单晶体的结构,属三方晶系,空间群R3c,六方晶胞参数为a=5.15428,c=13.78351,三方晶胞参数为a_R=     

一个有关三角多项式的不等式

设N是一个正整数,a_(M 1),a_(M 2),…,a_(M N)是N个任意的复数。现定义S(x)=sum from n=M 1 to M N a_ne(nx),(1)其中e(t)=e~(2πit)。又设x_1,x_2,…,x_R是R个实数,对r≠s,‖x_r-x_s‖≥δ.(2)这里‖θ‖表示θ到最近整数的距离,且0<δ<1/2。     

莫来石复相晶体生长习性

常压水热条件下,以天然高岭土为原料,制备莫来石复相晶体实验观察到莫来石晶体呈柱状生长习性.用Materials Studio 4.4 CASTEP(Cambridge serial total energy package)程序,对莫来石晶体的特征显露面族(001),(210),(110)和(120)晶面表面能进行理论计算,进而分析各晶面生长速度与习性关系.计算得出其表面能大小依次为0.337,0.022,0.217和0.039keVnm–2,根据居里-吴尔夫原理,则各晶面生长速度为V(001)>V(110)>V(120)>V(210),表明莫来石晶体能够沿c轴生长成柱状形态.莫来石晶体模型表面能计算结果合理解释了实际莫来石的柱状生长习性.     

改性锆钛酸铅反铁电陶瓷的热致伸缩

研究了Pb_0.99Nb_0.02[（Zr_1-xSn_x）_1-yTi_y]_0.98O_3体系反铁电/铁电准同型相界附近典型化合物的热致伸缩性质.实验结果显示热致伸缩是由于温度诱导相变引起的,伸缩量的大小和方向与相变类型有以下关系:在反铁电正交相向四方相转变、铁电低温菱方相向高温菱方相转变和反铁电相向铁电或顺电相转变时晶体体积膨胀,铁电向反铁电或顺电转变时体积收缩.其中反铁电与铁电之间转变引起的应变伸缩量最大,高温铁电向低温反铁电相转变时线应变量dL/L_0和应变速率（dL/L_0）/dT分别可以达到2.8×10~(-3)和7.5×10~(-4)K~(-1).     

MCrAlX多层复合涂层的制备及其自分层行为

在综合考虑高温用包覆型MCrAlX涂层的表面稳定性(表面抗氧化、抗腐蚀性能)、涂层内氧化现象及涂层/基材间界面稳定性等3个方面基础上,现采用多弧离子镀、磁控溅射两种物理气相沉积(PVD)方法,在GH220超合金表面制备了GH220/Ti-N/MCrAlX/Al多层复合防护涂层.研究表明,Ti-N膜为复合膜,由δ-TiN,ε-Ti_2N及α-Ti组成.MCrAlX平均成分为Co-32Cr-2.6Al-4.5Ta-0.2Y(重量百分数),采用直流磁控溅射法制备.选择Co基而不是Ni基MCrAlX涂层的原因是:Co基涂层具有更优异的抗热腐蚀性     

智能压电声子晶体与超材料研究现状与展望

声子晶体与超材料作为一种人工设计的新型材料或结构,具有许多独特和超常的弹性波传播特性,为机械振动的有效控制与弹性波的精准调控提供了一个崭新的研究途径与充满希望的应用机遇.然而,由于传统的声子晶体与超材料在加工制备之后不易根据实际需求重新调整其几何参数和材料属性,大大限制了其实际应用.基于压电或力-电耦合效应的智能压电声子晶体与超材料,通过调节电场即可按需调控结构的振动或波动特性,可大大拓宽传统声子晶体与超材料的应用范围.本文依据压电材料与弹性材料或结构不同的融合形式,试图将智能压电声子晶体与超材料大致分为三类:第一类为单一压电声子晶体与超材料,此类仅由单一的压电材料组成,可以外接电极也可以无外接电极;第二类为内嵌式压电/弹性复合材料型压电声子晶体与超材料,该类由压电散射体埋嵌在弹性基体中而构成,当然也可将压电材料与弹性基体的角色互换;第三类为由外贴式压电片与弹性结构组成的复合型压电声子晶体与超材料,此类将压电片外贴在弹性基体结构(杆、梁、板等)的表面.已有研究表明,相较于其他弹性波调控方式,基于压电或力-电耦合效应的智能压电声子晶体和超材料的主要优势体现在反应迅速,无须改变原有结构的固...     

中温烧结SBN铁电陶瓷的制备与性能

在压电陶瓷领域中,钨青铜结构的铌酸盐是最优秀的铁电材料之一.单晶铁电钨青铜结构中铌酸盐具有优良的电光性能,Van Damme报道Sr_xBa_(1-x)Nb_2O_6陶瓷有类似于单晶的性能,Kimura研究了KSr_2Nb_5O_(15)铁电材料,探讨了其Curie温度和介电常数与显微结构的关系.本文报道的Sr_(1-x)Ba_xNb_2O_6(SNB)可用来做电容器材料,有介质电系数高、容量随温度变化小、介质损耗小、绝缘电阻高等优点.较之以前报道过的此类材料各项参数均有显著的改进.