溶膠凝膠制備鈦酸鉍鈉基陶瓷與溥膜的多鐵性能研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉(Bi0.5Na0.5)TiO3是一類重要的ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)無鉛壓電材料，它又可以細(xì)分為六方結(jié)構(gòu)和四方結(jié)構(gòu)兩種類型。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)功能材料作為一類很重要的基礎(chǔ)材料，已經(jīng)廣泛用于日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的PZT陶瓷也因其具有優(yōu)良的壓電性能和成熟的制備工藝而被大量應(yīng)用。隨著人類對(duì)環(huán)境的重視，新型無鉛陶瓷的研發(fā)已成為成為一項(xiàng)緊迫而有重大意義的課題。其中鈦酸鋇BaTiO3和(Bi0.5Na0.5)TiO3以其優(yōu)良電性能而受到了越來越多的

2、關(guān)注。
　　 本文以溶膠凝膠法制備了0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3(BNT-6BT)陶瓷和Bi4Ti3O12薄膜，并研究其相結(jié)構(gòu)、表面形貌、介電、鐵電和鐵磁特性。用溶膠凝膠法制備了BNT-6BT陶瓷并研究了其相結(jié)構(gòu)和陶瓷的介電性能，陶瓷的退火溫度從1000到1100℃，對(duì)所制備的陶瓷XRD掃描結(jié)果表明，該陶瓷具有典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)摻雜0.06的BaTiO3時(shí)，樣品的衍射峰由于晶格畸變而向小角度偏移，

3、晶格常數(shù)變大了。BNT-6BT陶瓷的居里溫度為348℃，從介溫圖中可以看出該陶瓷有兩個(gè)相變過程，從鐵電到反鐵電，再從反鐵電相到順電相，并觀察到BNT-6BT陶瓷比BNT陶瓷彌散系數(shù)變大了但都接近于2，說明摻雜以后的BNT-6BT陶瓷的晶格產(chǎn)生了畸變。另外對(duì)BNT-6BT陶瓷在1050℃退火2小時(shí)候進(jìn)行1050℃退火2小時(shí)真空中再退火處理，并對(duì)退火和不退火的陶瓷都進(jìn)行了介電，鐵電和鐵磁性能的測(cè)試，結(jié)果顯示，BNT-6BT陶瓷的介電性能真空

4、再退火后比真空再退火前的居里溫度降低了，從373℃降到了361℃，仍有兩個(gè)相變從鐵電到反鐵電，再從反鐵電到順電，真空再退火后BNT-6BT陶瓷產(chǎn)生了磁性能，經(jīng)分析，該陶瓷的磁性能可能來源于氧空位，首次發(fā)現(xiàn)了BNT-6BT陶瓷呈現(xiàn)了鐵電和鐵磁共存的現(xiàn)象，以前對(duì)于該性能的報(bào)道均只限于理論計(jì)算，現(xiàn)首次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了鐵電和鐵磁性能在室溫下的共存現(xiàn)象，并對(duì)其可能產(chǎn)生的機(jī)理做了進(jìn)一步的解釋?？梢云诖诙噼F材料中鐵電和鐵磁良好的耦合性能應(yīng)用與實(shí)際實(shí)際生

5、活中來。對(duì)Bi4Ti3O12薄膜進(jìn)行了研究，用溶膠凝膠法制備了BNT薄膜的前驅(qū)溶液，在空氣中650℃退火十分鐘后，由于Na的揮發(fā)，成功的制備出了層狀Bi4Ti3O12結(jié)構(gòu)薄膜，研究了該薄膜的相結(jié)構(gòu)，表明形貌，介電，鐵電，鐵磁性能，XRD結(jié)果表明所有樣品具有Bi系列層狀結(jié)構(gòu)，從SEM結(jié)果可以看出，該薄膜均勻的分布在基片上，從斷面SEM結(jié)果看出該薄膜呈現(xiàn)柱狀生長(zhǎng)，該薄膜具有介電和鐵電性能，還呈現(xiàn)微弱的磁性能，進(jìn)分析可能來源于缺陷。溶膠凝膠法