pimnt單晶生長用多晶料的固相合成【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)論文】

1、本科畢業(yè)設計本科畢業(yè)設計開題報告開題報告應用化學應用化學PIMNTPIMNT單晶生長用多晶料的固相合成單晶生長用多晶料的固相合成一、選題的背景與意義一、選題的背景與意義九十年代后期以來，日、美科學家首先發(fā)現(xiàn)弛豫鐵電單晶鈮鋅酸鉛鈦酸鉛[Pb（Zn12Nb23）PbTiO3][PZNT]和鈮鎂酸鉛鈦酸鉛[Pb（Mg12Nb23）PbTiO3][PMNT]，準同型相界成分的PZNT、PMNT具有非常高的壓電常數(shù)，跟傳統(tǒng)的壓電材料PZT鐵電陶瓷

2、相比，其壓電常數(shù)d33、機電耦合系數(shù)K33從600pCN和70%左右分別提高到2000pCN和90%，且其應變高達1%以上，比通常應變?yōu)?.1%左右的壓電材料高1個數(shù)量級。由于此類弛豫鐵電單晶材料的優(yōu)異性能，使其在醫(yī)學超聲成像、聲納技術、工業(yè)無損探傷等聲電轉換技術領域具有廣闊應用前景。在馳豫鐵電單晶材料的制備技術方面，目前中國科學院上海硅酸鹽研究所和美國賓州大學在該領域中的研究處于國際前沿的領先地位，已生長出大尺寸的PZNT和PMNT晶

3、體，但此類高含鉛鐵電晶體生長存在坩堝侵蝕、熔點較高、晶體均勻性等固有技術難題，尚難以實現(xiàn)此類晶體的穩(wěn)定批量生長。從性能角度看，PZNT和PMNT晶體的居里溫度分別為150oC、160oC，屬于居里溫度偏低，在某些實際使用環(huán)境下其溫度穩(wěn)定性不夠，導致器件會逐漸老化，通常其使用溫度不宜超過85oC。近年來材料學家還試圖尋找居里溫度更高的馳豫鐵電單晶，稍后發(fā)現(xiàn)了鈮銦酸鉛鈦酸鉛（PINT），其居里溫度高達240oC，然而，PINT晶體須從添加大

4、量助熔劑PbO的體系中進行生長，熔體對任何材料的坩堝的侵蝕作用都極其嚴重，且晶體生長的排雜過程也相當困難，造成所生長晶體尺寸小，且晶體均勻性很差。鑒于PZNT和PMNT晶體的居里溫度偏低，而PINT晶體生長又極其困難的現(xiàn)狀，本課題嘗試將PMNT晶體與PINT晶體加以混合，以生長準同型相界成分的鈮銦酸鉛鈮鎂酸鉛鈦酸鉛（PIMNT），其化學式為0.24Pb(In12Nb12)O3（2）形成PIMNT多晶料的固相合成流程，多批次合成PIMNT

5、多晶料錠，生長出大尺寸PIMNT單晶；三、研究的方法與技術路線三、研究的方法與技術路線（1）采購99.9%以上純度的化學試劑PbO、In2O3、4MgCO3Mg(OH)24H2O、Nb2O5和TiO2，準備球磨機、壓料磨具、壓料機等必要設備。（2）按照適當化學計量比計算物料比例，先將初始試劑進行烘焙處理，以除去可能含有少量吸附水分，依照所制訂試劑比例稱量物料。（3）將所稱量物料置于剛玉研缽中，先手工混合1小時，再分裝于尼龍球磨罐中，倒入

6、適量分析純酒精，制成泥漿狀配合料，球磨混料12小時。（4）經(jīng)球磨的泥漿狀配合料作烘焙處理，將半干物料模壓成餅狀，然后置于馬弗爐內(nèi)進行燒結，以獲得陶瓷狀致密多晶料錠。（5）以PbO、4MgCO3Mg(OH)24H2O、Nb2O5為初始試劑，按照述操作程序合成二元化合物MgNb2O6，應用XRD、差熱熱重分析對所合成化合物進行表征。（6）以PbO、In2O3、Nb2O5為初始試劑，通過固相燒結合成二元化合物InNbO4，應用XRD、差熱熱重

7、分析對所合成化合物進行表征。（7）將PbO、InNbO4、MgNb2O6、TiO2加以充分研磨混合，按照適當計量比制成配合料，此物料具有化學式xPb(In12Nb12)O3yPb(Mg12Nb23)O3(1xy)PbTiO3所示組成，通過固相燒結制備出滿足晶體生長需要的PIMNT多晶料。（8）采用垂直坩堝下降法進行PIMNT單晶生長，生長獲得大尺寸PIMNT單晶樣品，對所獲得PIMNT晶體進行XRD、差熱熱重分析和壓電性能測試，評估PI

8、MNT多晶料應用于單晶生長的效果。四、研究的總體安排與進度四、研究的總體安排與進度2010.102010.102010.112010.11：閱讀有關弛豫鐵電單晶PIMNT研究的文獻資料，，探究適宜于獲得高壓電性能單晶的PIMNT多晶料組成，熟悉課題研究方法。2010.122010.122011.012011.01：進行系列多晶料的燒結合成實驗，掌握合成前體化合物以及三元固溶體的適當工藝。2011.012011.012011.022011