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(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3压电陶瓷偏离两相共存区的性能研究

黄小磊 , 肖定全 , 朱建国 , 余萍 , 吴家刚 , 吴浪 , 李香 , 孙勇 , 吴文娟 , 张斌

使用传统陶瓷烧结工艺制备了(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3体系无铅压电陶瓷中偏离两相共存区的0.97(Na0.55K0.45)NbO3-0.03LiSbO3(简记为97KNN-3LS)陶瓷,分析了在不同烧结温度下其结构与电学性能.研究结果表明,当在适当的烧结温度时,该组分陶瓷具有良好的压电与铁电性能,其中,压电常数d33=166pC/N,平面机电耦合系数κP=46.7%,动态电阻R1=63Ω.该体系陶瓷在常温附近具有较高的κP与较低的R1,是一种很有应用前景的无铅压电陶瓷.

关键词: 无铅压电陶瓷 , 铁电性能 , 压电性能

BNT-BT粉体的低温合成及陶瓷性能研究

吴文娟 , 肖定全 , 吴家刚 , 李婧 , 梁文峰 , 张承 , 王卓 , 李紫源 , 朱建国

功能材料

研究了0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3[记为BNT-6BT]无铅压电陶瓷的预烧温度对陶瓷粉体相结构的影响,并在低温合成了BNT-6BT陶瓷粉体,利用这些粉体,采用传统固相烧结工艺,制备了BNT-6BT无铅压电陶瓷;研究了不同预烧温度对BNT-6BT压电陶瓷压电性能、介电和铁电性能的影响。结果表明BNT-6BT陶瓷粉体可以在600℃合成,与通常在900℃合成相比,大大降低了BNT-6BT陶瓷粉体的预烧温度;采用传统的陶瓷固相烧结工艺,利用在600℃合成的粉体所制备的压电陶瓷,其电学性能有所提高：密度ρ=5.87g/cm3,压电常数d33=141pC/N,平面机电耦合系数kp=0.30,机械品质因数Qm=141,居里温度TC=278℃,去极化温度Td=132℃,相对介电常数εr=1643,自发极化强度Pr=23μC/cm2和矫顽场Ec=32kV/cm。

关键词: 无铅压电陶瓷 , 0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06Ba-TiO3 , 固相烧结 , 预烧温度 , 电学性能

快速制备单晶Si片绒面的研究

吴文娟 , 张松 , 韩培育 , 覃榆森 , 季静佳 , 顾晓峰 , 李果华

人工晶体学报

太阳电池单晶Si片表面制绒已是一项成熟的工艺,但普遍制绒时间较长.为提高制绒效率,本课题研究了较短时间内NaOH/ 异丙醇(IPA)体系制绒时的温度、时间、溶液组分对绒面的影响,以及制绒前去损伤的优劣.最终实现了,在含2.5%NaOH(质量百分比,下同)和10%IPA的溶液中,80℃恒温处理15 min即可制备出比较均匀的绒面.溶液中加入3%Na2SiO3,效果更佳,反射率最低可达9.5%.并发现去损伤后制绒效果并不理想,同时还研究了表面活性剂1,4-环己二醇(CHX)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替异丙醇制绒.研究发现,异内醇仍然是性价比较好的添加剂.

关键词: 各向异性腐蚀 , 太阳电池 , 制绒 , 单晶Si

钙钛矿型铌酸盐系无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展

肖定全 , 吴文娟 , 梁文峰 , 朱建国

材料导报

压电陶瓷材料与器件的研究开发极为重要.从发展角度看,无铅压电陶瓷材料与器件的研究是一项顺应"国际社会可持续发展要求"、符合"国家科学技术和经济发展目标"和"国际材料科学与工程发展趋势"、具有严酷竞争性和紧迫性、具有重大社会经济意义的研究课题.综合介绍了(K,Na)NbO3 (KNN)系钙钛矿型铌酸盐无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展,包括陶瓷材料的组分设计与温度稳定性、陶瓷材料的合成制备新技术等;概括总结了KNN系无铅压电陶瓷在器件上的一些应用;分析展望了KNN系无铅压电陶瓷及器件研究的发展趋势.

关键词: 无铅压电陶瓷 , 碱金属铌酸盐 , 组分设计 , 温度稳定性 , 制备技术 , 压电器件

(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xLiNbO3系无铅压电陶瓷的微结构和电性能研究

周飞 , 吴浪 , 吴文娟 , 滕元成 , 李玉香

功能材料

采用传统陶瓷工艺制备了(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xLiNbO3(BNBT6-xLN,x=0～0.03)系无铅压电陶瓷,研究了LiNbO3的引入对BNBT6陶瓷微结构、铁电和压电性能的影响.X射线衍射分析表明,各组分均具有纯的钙钛矿结构.掺入适量LiNbO3可使陶瓷的晶粒变得更均匀,致密度增加.当x≤0.02时,剩余极化强度Pr随X增大略有降低;当X>0.02时,电滞回线出现变形,陶瓷内极性相和非极性相共存,Pr和矫顽场Ec都急剧下降.随着x的增加,压电常数d33先增大后减小,介电常数εr和介电损耗tanδ逐渐增大,退极化温度Td逐渐降低.当x=0.02时d33达到最大值150pC/N,此时kp=27%,Pr=34.1μC/cm2,Ec=28.8kV/cm.

关键词: 无铅压电陶瓷 , 微结构 , 压电性能 , 铁电性能

钙钛矿型低铅压电陶瓷的制备与性能研究

李紫源 , 何子均 , 肖定全 , 吴文娟 , 朱建国

功能材料

采用传统陶瓷工艺制备了钙钛矿型低铅压电陶瓷xPbTi0.4716Zr0.4834（Mn1/3Sb2/3）0.0450O3-（1-x）（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3[xPMS-（1-x）KNLN],研究了该陶瓷体系的结构和介电、压电与铁电性能以及这些结构和性能与工艺条件的关系。XRD分析表明,随着烧结温度的升高,陶瓷晶相由焦绿石相与赝立方钙钛矿相共存转变为单一的四方钙钛矿相;SEM分析表明,在烧结过程中产生了以（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3组分为主的液相,并在烧结温度提高的过程中产生孔洞出现-孔洞消失的现象;电学测试表明,xPMS-（1-x）KNLN陶瓷具有良好的性能,在x=0.75、烧结温度为1250℃时,陶瓷的性能参数为压电常数d33=182pC/N,机电耦合系数kp=34.5%,居里温度TC=165℃,剩余极化强度Pr=21.2μC/cm2,矫顽场强Ec=1.47kV/mm,介电常数εr=1879,介电损耗tanδ=0.92%。

关键词: 压电陶瓷 , 微观结构 , 表面形貌 , 压电性能 , 铁电性能

激光与生物组织选择性光热效应的两温度模型

李东 , 王国祥 , 何雅玲 , 吴文娟 , 陈斌

工程热物理学报

考虑激光皮肤手术过程中色基与非色基组织对激光能量的差别吸收及二者界面处的能量传递发展了一种新的两温度传热模型.将模型应用于色素性及血管性疾病的激光治疗热过程,研究了激光脉冲宽度的影响.结果表明:两温度模型可以清晰地展示生物体内的选择性光热作用.脉冲宽度对于选择性光热效应有着非常重要的影响,过长的脉冲宽度会使能量传播到色基以外而使色基无法得到有效地加热,甚至会引起非色基组织的热损伤.

关键词: 选择性光热效应 , 数值模拟 , 两温度模型 , 脉冲宽度

两种沉淀剂对Pr：YAG纳米粉体的性能影响研究

李婧 , 李健平 , 吴文娟 , 肖定全 , 朱建国

功能材料

分别采用碳酸氢铵和尿素为沉淀剂用沉淀法制备了Pr掺杂的YAG纳米粉体。并利用XRD、FT-IR、TEM等方法对样品进行了成分、粒度和形貌等性能分析,讨论了不同沉淀剂的反应机理。结果表明,碳酸氢铵沉淀法能够在较低温度下制备颗粒均匀、分散性良好的YAG纳米粉体;而尿素沉淀法所制备的粉体需要较高的煅烧温度,粉体粒径大、团聚较为严重。此外,Pr∶YAG纳米粉体的荧光强度随粉体粒径的增大而加强。

关键词: 碳酸氢铵 , 尿素 , 共沉淀法 , Pr∶YAG纳米粉体

非化学计量比对（K0.465Na0.465Li0.07）（Nb0.95Sb0.05）O3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

梁文峰 , 吴文娟 , 肖定全 , 朱建国

功能材料

通过传统固相合成工艺制备了（K0.465＋xNa0.465＋yLi0.07）（Nb0.95-zSb0.05）O3（x,y,z=-0.01～0.02）无铅压电陶瓷,研究了非化学计量比对陶瓷结构及压电性能的影响。结果表明符合化学计量比的陶瓷具有四方钙钛矿结构;在实验范围内,K和Nb的过量或少量均不会改变体系的相结构,而Na过量将会导致体系正交-四方相变温度升高到室温以上,并且正交-四方相变温度随y的增加而升高;过量添加约0.5%（摩尔分数）的K或Na便能补偿在高温烧结时的碱金属元素的挥发损失,进而提高陶瓷的压电性能;该体系陶瓷的组分在较大范围内变化时（如当y=z=0时,x=0～0.02;当x=z=0时,y=0～0.01;以及当x=y=0时,z=-0.01～0.005）,仍然能保持d33〉200pC/N和kP〉40%这样较好的性能。上述结果不仅有利于在研究中材料制备工艺的重复,而且有利于当材料在器件应用时所面临的规模化生产。

关键词: 无铅压电陶瓷 , 相变 , 压电性能 , 钙钛矿 , K0.5Na0.5NbO3(KNN)