综述了锆钛酸铅压电陶瓷的研究现状及其发展趋势,重点分析了锆钛酸铅压电陶瓷的中低温烧结技术与掺杂改性的机理和作用。

　2004年4月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　湘南学院学报　

　第25卷第2期　　　　　　　　　　　　　　　JournalofXiangnanUniversity　Apr.,2004Vol.25No.2

锆钛酸铅压电陶瓷的研究进展与发展动态

李　涛,彭同江

(西南科技大学工程技术中心,四川绵阳　)621010

摘　要:综述了锆钛酸铅压电陶瓷的研究现状及其发展趋势,重点分析了锆钛酸铅压电陶瓷的中低温烧结技术与掺杂改性的机理和作用.

关键词:锆钛酸铅;研究进展;发展动态

)02-0054-04中图分类号:TQ174.75　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1672-8173(2004

1　前　言

[1])压电陶瓷1954年,Jaffe等人试制成功了PbZrO,(简称PZT3-PbTiO3的最早出现.由于PZT压电陶瓷具有优异的压电、,航天等高技术领域,用于制备传感器、换能器、存储器等电子元器件,,国内外研究学者对PZT压电陶瓷进行了大量的研究,包括:PZT,以四元压电陶瓷,PZT铁电陶瓷薄膜,PZT纤维等铁电陶瓷材料[2].由于PZT,,价格低廉,并可方便地制成各种复杂的形状,,.

2　PZT锆钛酸铅压电陶瓷是由铁电相的PbTiO3和反铁电相的PbZrO3构成的固溶体,它是一种最重要的压电陶瓷,现已发展成为PZT基压电陶瓷系列.目前,国内外材料研究者在对PZT系列压电陶瓷的研究中,主要集中在以下几个方面:

2.1　锆/钛=0.52～0.55/0.48～0.45PZT压电陶瓷

据文献报道[3-4]和Pb(Zr.Ti)O3的相图[5]可知:Pb(ZrxTi1-x)O3体系中当X处在0.52～0.55之间时,具有最大的介电常数和显著的压电效应.尤其是在X=0.52处,PZTO3材料具有特别强的压电效应,且各方面的性能比钛酸钡陶瓷好得多.这是因为在钙钛矿结构的Pb(ZrxTi1-x)O3二元系统中,当x=0.52时有一条四方铁电相和三方铁电相的准同型相界线,相界富锆一侧为三方铁电相,而富钛一侧为四方铁电相.在相界附近,随着钛离子浓度的增加,自发极化方向的取向将从[111]向[001]变化,在这一过程中,晶体结构是不稳定的,因此,介电性和压电性能显著提高.为此,PZT材料中锆/钛的比例处于0.52-0.55/0.48-0.45范围之内,成为国内外研究的重点.

)压电陶瓷2.2　高锆(PZT95/5

在Pb(ZrxTi1-x)O3的相图[5]中,当100≤X≥0.94的区域是高锆区,在这个区域(x=0.94)存在一条铁电(F)-反铁电(AF)相界,在测量其介电系数随频率和温度变化的过程中,发现介电反常和显著的厚度振动.这类陶瓷具有较高的厚度机电耦合系数(Kt=0.40)和一定的机电耦合各向异性(Kt/Kp=4.0),这吸引了材料研究者,产生了极大兴趣.研究表明[6-7],在铁电-反铁电相界附近存在的两相共存区域与准同型相界面处的三方-四方两相共存区不同.在

收稿日期:2004-01-30

作者简介:李　涛(1974-),男,山东腾州人,西南科技大学讲师,硕士,主要从事铁电功能材料和纳米材料的研究.

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