基于納米前驅(qū)體的鈦酸鋇壓電陶瓷的制備及其電學(xué)特性研究.pdf

1、壓電材料是一類能夠?qū)崿F(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有著十分廣泛的應(yīng)用，主要包括實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)、傳感器和換能器的自驅(qū)動(dòng)化等，在能源、電子行業(yè)都有著重要的實(shí)用價(jià)值。P ZT基壓電陶瓷自發(fā)現(xiàn)以來就受到廣泛的關(guān)注并占據(jù)了大部分壓電材料市場。然而，由于鉛基壓電陶瓷在生產(chǎn)、使用和廢棄處理過程均會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可逆的破壞。因此，壓電陶瓷的無鉛化已成為壓電材料發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是我國建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇。本文在研究鈦

2、酸鋇壓電陶瓷壓電特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究了鈦酸鋇壓電陶瓷的實(shí)際應(yīng)用中的前景與發(fā)展趨勢(shì)。采用液相法合成的超細(xì)二氧化鈦顆粒與商用納米碳酸鋇作為納米前驅(qū)體，通過固相法制備出鈦酸鋇壓電陶瓷，并系統(tǒng)研究了燒結(jié)溫度對(duì)其性能的影響。另外，通過將柔性材料(PDMS)和壓電材料粉末進(jìn)行復(fù)合制備了柔性復(fù)合壓電薄膜，在保留了大部分壓電性能的同時(shí)克服了易脆性，提高了其實(shí)用性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用固相反應(yīng)法制備鈦酸鋇壓電陶瓷，研究了納米前驅(qū)體和

3、燒結(jié)溫度對(duì)陶瓷的顆粒尺寸和性能的影響。研究結(jié)果表明，納米前驅(qū)體對(duì)提升陶瓷的尺寸均勻性和致密性有著重要的作用。不同燒結(jié)溫度對(duì)鈦酸鋇陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、純度、顆粒尺寸和致密性等有著顯著的影響，在燒結(jié)溫度為1350 oC時(shí)，純度、形貌(顆粒尺寸和致密性)和性能(介電常數(shù)、剩余極化強(qiáng)度和壓電系數(shù))都達(dá)到最大值：3533、16.24μC/c m2、420 p C/N。⑵通過旋涂法將鈦酸鋇粉末與PDMS進(jìn)行復(fù)合制備了BaTiO3/PDMS柔性復(fù)合壓電薄

4、膜，并圍繞不同鈦酸鋇粉末、不同的鈦酸鋇含量、不同膜厚以及摻碳改性四個(gè)方面對(duì)柔性復(fù)合壓電薄膜進(jìn)行深層次的研究其壓電性能。研究顯示固相合成的鈦酸鋇制備出來的壓電薄膜的性能更好，其壓電輸出特性隨BaTiO3含量的增加而增加，最大輸出分別為9.0 V和5.2μA，隨著薄膜厚度的增加其電壓輸出由2 V增大至6.5 V。此外，在同等條件下?lián)饺脒m量（BaTiO3:炭黑為10：1）的炭黑可使壓電薄膜性能達(dá)到最優(yōu)，電壓輸出約為13.5 V。最后，利用壓電