中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116
冷烧结(CSP)工艺是近年来新兴的一种高效、节能的材料方法。本工作采用CSP工艺，制备出致密度不低于97%的(1-x)BNT-xNN电介质陶瓷。研究了CSP工艺和NaNbO3含量对(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的密度、相结构、显微形貌和介电性能的影响。结果表明：CSP工艺由于烧结温度低、保温时间短，可以显著降低晶粒尺寸，有效抑制Bi、Na等元素挥发，从而提高介电常数，降低介电损耗。随着NaNbO3含量的增加，(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的剩余极化强度显著降低，并且介电常数的温度稳定性显著提升。当x=0.3时，0.7BNT-0.3NN陶瓷样品在25 ℃至400 ℃宽温范围内介电常数的变化率小于±6%，介电损耗小于5%，这表明CSP技术制备的(1-x)BNT-xNN陶瓷有望应用于温度稳定性陶瓷电容器。
冷烧结 介电常数 介电损耗 钛酸铋钠 高效节能 cold sintering dielectric constant dielectric loss bismuth sodium titanate efficient and energy saving
红外探测技术现已普及多种领域，受到了世界各国的重视。热释电材料作为其核心灵敏元材料之一，已成为近年来电介质物理与材料研究的热点。作为一种典型的铁电材料，钛酸铋钠基陶瓷因其较高的退极化温度与较大的热释电系数受到了广泛的重视。总结了钛酸铋钠基热释电陶瓷的研究现状，归纳了在不同组元中增强热释电效应的手段，并进行了性能比较。结果表明，通过单组元受主掺杂可以获得兼具较高退极化温度与较大热释电系数的无铅陶瓷材料。最后对目前存在的一些问题进行了讨论。
红外探测技术 铁电材料 钛酸铋钠基热释电陶瓷 infrared detection technology ferroelectric material sodium bismuth titanate-based pyroelectric ceramic
1 1.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
2 2.湖南省美程陶瓷科技有限公司, 娄底 417000
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 sodium bismuth titanate lead-free ferroelectric ceramics field-induced strain relaxed state
西安科技大学材料科学与工程学院, 西安 710054
本文合成了钛酸铋/银/氯化银(Bi4Ti3O12/Ag/AgCl, BTO/Ag/AgCl)复合纳米纤维, 并研究了其可见光催化性能。通过静电纺丝技术和高温煅烧制备了BTO纳米纤维, 采用沉淀-光照还原法在BTO纳米纤维表面负载了Ag/AgCl纳米颗粒获得BTO/Ag/AgCl复合纤维。结果表明, BTO和Ag/AgCl均具有良好的结晶性能, BTO/Ag/AgCl比单纯的BTO纳米纤维具有更强的可见光吸收。光催化测试表明, 由于Ag/AgCl对可见光吸收的增加, 以及与BTO间形成的半导体异质结, BTO/Ag/AgCl复合纳米纤维对染料RhB的光催化降解效率均高于纯的BTO纳米纤维, 经100 min光照后可由29%提高到80%。
钛酸铋 银/氯化银 纳米纤维 可见光催化 Bi4Ti3O12 Ag/AgCl nanofiber visible light photocatalysis
1 安徽大学现代实验技术中心和物理与材料科学学院, 合肥 230039
2 南京大学国体微结构物理实验室和现代分析中心, 南京 210093
本文对粒径为25~75 nm的钛酸铋纳米晶在-190 ℃温度的低温拉曼光谱进行了研究, 结果表明, 在钛酸铋纳米晶中, 除了存在已知的尺寸驱动的铁电正交-顺电四方的结构相变外, 还存在尺寸驱动的细微的单斜-正交的结构相变。
钛酸铋纳米晶 低温拉曼光谱 相变 Bi4Ti3O12 nanocrystals low-temperature Raman phase transition
1 中山大学理工学院, 光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
2 广州大学物理与电子工程学院, 广东 广州 510006
采用化学溶液沉积法和快速退火工艺在石英玻璃衬底上成功地制备了掺镧钛酸铋(BLT)铁电薄膜。X射线衍射测量显示, 生长在石英玻璃衬底上的BLT薄膜结晶良好, BLT薄膜的透射光谱测量显示生长在石英玻璃衬底上BLT薄膜在近红外具有较高透过率。通过对BLT薄膜椭偏光谱测量分析研究, 得到了BLT薄膜在300 ～1000 nm光谱范围的折射率和消光系数谱; 采用632.8 nm He-Ne激光器, 通过电致双折射方法对生长在石英玻璃衬底上的BLT薄膜的电光性能进行测量, 发现了BLT薄膜电致双折射的变化Δn与所加电场E呈平方关系, BLT薄膜的二次电光系数R=1.48×10-18 (m/V)2。
薄膜光学 光学常数 电光效应 掺镧钛酸铋
对激光烧结制备钛酸铋Bi4Ti3O12陶瓷进行了研究。采用CO2激光直接辐照Bi4Ti3O12陶瓷素坯表面, 激光功率密度为20～30 W/cm2, 烧结温度为1000 ℃左右。与传统固相反应烧结技术制备的Bi4Ti3O12陶瓷相比, 激光烧结制备的Bi4Ti3O12陶瓷致密度较高, 相对密度能达到95%, 压电性能提高了约60%, 铁电性能的增强表现在矫顽场的明显减小和易于极化。通过X射线衍射、扫描电镜分析了激光烧结Bi4Ti3O12陶瓷的物相、显微结构和电性能改变的机理。实验现象和结果表明, 激光烧结可以作为功能陶瓷烧结的方法之一。
激光技术 铁电陶瓷 激光烧结 钛酸铋
1 华中科技大学激光技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
2 江汉大学物理与信息工程学院, 湖北 武汉 430056
在钛酸铋(Bi4Ti3O12)薄膜的制备过程中容易获得晶粒c轴垂直于基片表面的薄膜,而压电和铁电存储器主要利用a轴的自发极化分量,因而制备a轴择优取向的Bi4Ti3O12铁电薄膜具有特别的意义。采用飞秒脉冲激光作用在钛酸铋陶瓷靶上,采用Si(111)作为衬底,制备了a轴择优取向的钛酸铋薄膜。采用X射线衍射(XRD)的薄膜附件和场发射扫描电镜(FSEM)研究了薄膜的结构和形貌;采用傅里叶红外光谱仪测量了室温(20 ℃)下在石英基片上沉积的样品的光学特性;室温下沉积的钛酸铋薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均大小为20 nm,其光学禁带宽度约为1.0 eV。在500 ℃沉积的钛酸铋薄膜呈a轴择优取向,晶粒大小在30～300 nm之间,薄膜的剩余极化强度Pr为15 μC/cm2,矫顽力Er为48 kV/cm。
薄膜 铁电薄膜 钛酸铋 脉冲激光沉积法 飞秒
