无铅压电材料的研究进展.pdfVIP

第３６卷　第４期 中国材料进展 Ｖｏｌ３６　Ｎｏ４ 　 ２０１７年４月 ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡ Ａｐｒ２０１７ 无铅压电材料的研究进展 朱　秀，许桂生，刘锦峰 （中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体研究中心、中国科学院透明光功能无机材料重点实验室，上海 ２０１８００） 摘　要：铁电压电材料是一类非常重要的功能材料，在国民经济、高技术和国防工业中有着重要应用。含铅铁电压电材料由 于具有类型丰富、性能优异、成本低廉等优势而被广泛应用。随着绿色可持续社会发展理念的深入，含铅材料对人体及环境 的不利影响日益受到关注，开发环境友好的无铅压电材料成为铁电压电材料学科的重要研究方向。无铅压电材料的形式包括 陶瓷和单晶，目前有两类无铅压电材料受关注程度较高： ＢａＴｉＯ（ＢＴ）、Ｂｉ Ｎａ ＴｉＯ（ＢＮＴ）、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ（ＫＮＮ）三大体 ① ３ ０５ ０５ ３ ３ 系无铅压电材料，因其具有准同型相界（ＭＰＢ）或多型相界（ＰＰＢ）结构，在相界组分附近表现出优异的压电性能，而受到广泛 的研究； 铋层状结构和钨青铜体系无铅压电材料，因其具有居里温度高及各向异性大等特性而受到人们的重视。根据国内 ② 外有关无铅压电材料文献资料，分析和总结了无铅压电材料的组分设计、相界构建与性能调控、材料制备的必威体育精装版研究进展， 讨论了离子或化合物掺杂改性和制备工艺对材料性能的影响，分析了无铅压电单晶在制备上存在的挑战及空间生长对组分复 杂的固熔体单晶生长带来的好处等问题。最后，在此基础上，对无铅铁电压电材料今后研究和发展方向进行了展望。 关键词：无铅压电；陶瓷；晶体；压电性能；ＫＮＮ；ＢＮＴ 中图分类号：ＴＭ２８２　　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１６７４－３９６２（２０１７）０４－０２７９－０９ ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＬｅａｄ－ＦｒｅｅＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ ＺＨＵＸｉｕ，ＸＵＧｕｉｓｈｅｎｇ，ＬＩＵＪｉｎｆｅｎｇ （ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＣｒｙｓｔａｌＣｅｎｔｅｒｏｆＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｅｒａｍｉｃｓ，ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄ Ｏｐｔｏ－ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｈａｖｅｍａｎｙｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｅｃｏｎｏｍｙ，ｈｉｇｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｎａｔｉｏｎａｌｄｅｆｅｎｓｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｓｌｅａｄ－ｂａｓｅｄｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｏｆ ｒｉｃｈｔｙｐｅｓ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｏｔｈｅｒａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｔｈｅｙａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎ ｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙａｎｄｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｓｏｃｉｅｔｙ，ｔｈｅｈａｒｍｏｆｌｅａｄ－ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｏｎｈｕｍａｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈａｓｇｏｔｔｅｎｍｏｒｅａｎｄ ｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ，ｓｏｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙｌｅａｄ－ｆｒｅｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃ ｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｌｅａｄ－