钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)作为典型的钙钛矿型弛豫铁电体,具有超高的场致应变,是最有希望代替铅基体系的无铅压电体系之一.与铅基陶瓷相比,BNT基陶瓷具有驱动电压较高、迟滞较大以及温度稳定性差等劣势.为了优化无铅驱动器的应变性能,本研究采用固相反应法制备(1–x){0.76(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.24SrTiO3}-xNaNbO3(BNT-ST-xNN,x=0～0.03)无铅铁电陶瓷.结果表明,当x=0.01时,该陶瓷在较低电场(E=4 kV/mm)下的应变值可达到0.278％,等效压电系数d*33高达695 pm/V.此时,陶瓷处于非遍历/遍历弛豫相界处,电场诱导弛豫–铁电相变导致大场致应变.与x=0.01相比,x=0.02时应变值为0.249％,略微下降,但迟滞却降低至43％.此外,该应变在25～100℃温度范围内维持稳定.本研究表明,在BNT基陶瓷中固溶SrTiO3和NaNbO3组元可以提高场致应变值,同时维持较低的驱动电场和良好的温度稳定性,可用于压电驱动器研制.

钛酸铋钠;无铅铁电陶瓷;场致应变;弛豫态

中南大学粉末冶金研究院, 粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083;湖南省美程陶瓷科技有限公司, 娄底 417000

[1]杨慧平;周学凡;方豪杰;张晓云;罗行;张斗-.钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷场致应变性能研究)[J].无机材料学报,2022(06):603-610

场致应变,24SrTiO3,xNaNbO3,xNN,非遍历,弛豫态

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