高性能无铅织构化压电陶瓷的取向优化及其性能研究

为了替代影响环境的铅基压电陶瓷材料，现有的无铅压电材料需要大幅提高性能。晶粒定向技术通过控制材料的微观结构，有效提高压电陶瓷的性能。现有的晶粒定向技术虽然取得了一定的成功，但由于取向单一，难以发挥出晶粒定向的最佳效果。本项目以常见的无铅压电陶瓷钛酸铋钠和铌酸钾钠为研究对象，用熔盐法制备不同取向的模板晶粒，采用模板晶粒生长法制备多种取向的无铅压电陶瓷。通过研究不同取向的织构化陶瓷的性能，得到织构化陶瓷的最优化方向。采用先进的表征手段如压电响应力显微镜研究织构化压电陶瓷的畴结构及其动态行为，探讨织构化对材料畴结构的影响。通过原子力声学显微镜同时获得材料内部畴结构和弹性性能等信息，建立起材料的宏观性能与内部畴结构以及晶粒的弹性性能之间的联系，从而深入地了解晶粒定向技术的改性机理。通过本项目的研究，有望获得更高性能的无铅压电陶瓷，并且从晶体学和材料物理等方面加深对无铅压电材料的认识。