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无铅压电陶瓷是指不含铅的压电陶瓷,其更深层次的含义则是指既具有满意的使用性能又有良好环境友好特性的压电陶瓷材料.它要求材料体系本身不含有对生态环境造成损害的物质,在制备、
使用及废弃后处理过程中也不对人类及生态环境造成危害.近年来,国内外的材料学者为无铅压电陶瓷的发展进行了不懈地努力,取得了显著的研究成果.2004年11月4日出版的5NATURE6报道了日本学者利用反应模板晶粒生长(RTGG)制备出了织构碱金属铌酸盐无铅压电陶瓷,压电常数d33可达416pC/N,机电耦合系数kp=61%,其性能堪与PZT陶瓷媲美BNT基三元系无铅压电陶瓷 压电陶瓷的多组元化是改善陶瓷电学性能的主要方法.相比于Pb(Zr,Ti)O3二元系陶瓷,铅基三元系或多元系压电陶瓷具有明显的优点:较好的烧结性能,烧结温度烧结时PbO挥发少,易获得气孔率小,密度高的均匀瓷体;材料的机电耦合系数、介电常数和机械品质因数等参数较Pb(Zr,Ti)O3有所提高;三元系或多元系陶瓷相界为一条线或一个面,配方可在线或面附近变动,从而可较大幅度地改变组成,获得性能各异的陶瓷,满足特定应用的需要.
近年来,无铅压电陶瓷新体系的构建、压电铁电性能的强化以及相变机制的研究取得了长足的进步,这为无铅压电陶瓷的实用化奠定了实践和理论基础.对于BNT基及KNN基陶瓷来说,经过细致的组分筛选,可以获得退极化温度高、压电性能优良且温度稳定性好的陶瓷配方,以用于制作换能器、传感器等器件.表9列出了部分无铅压电陶瓷器件.由表9可知,选取合适的材料参数,可以获得性能良好的无铅器件;部分无铅压电陶瓷器件具有可比拟于铅基器件的性能,在一些中低端领域有潜在的实用性.7 研究展望近年来,无铅压电陶瓷的研究和开发取得了长足进步,获得了一些性能良好的无铅压电陶瓷体系,部分配方在某些领域具有了一定的实用化前景.相
比于铅基PZT陶瓷,无铅压电陶瓷在晶体结构、电子
结构以及相变特性等方面具有自身的特点.
