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oe1(光电查) - 科学论文

7 条数据
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  • 基于新型KNN-NTK-FM无铅压电陶瓷的高频生物医学超声成像用环保高灵敏度换能器

    摘要： 具有更高空间分辨率的高频超声成像技术在生物医学成像领域日益受到关注。换能器灵敏度对超声图像质量起决定性作用。传统超声换能器多采用含铅压电材料，可能对人体和环境造成危害。本研究采用新型(K,Na)NbO3-KTiNbO5-BaZrO3-Fe2O3-MgO（KNN-NTK-FM）无铅压电陶瓷，开发适用于高频生物医学超声成像的环保型换能器。设计并评估了有效孔径仅0.45×0.55 mm2的针式换能器，该换能器展现出优异性能：中心频率高达52.6 MHz，机电耦合系数keff约0.45，带宽达64.4%（-6 dB），双向插入损耗极低（10.1 dB）。其高灵敏度优于其他无铅压电材料换能器，甚至可与含铅换能器媲美。通过线状仿体和琼脂组织仿体成像分析了KNN-NTK-FM针式换能器的成像性能，离体猪眼和兔主动脉成像实验进一步验证了其成像能力。结果表明，在开发适用于高频生物医学超声成像的环保型高灵敏度换能器方面，KNN-NTK-FM压电陶瓷相比其他无铅压电材料具有显著优势。

    关键词： 无铅压电陶瓷，生物医学超声成像，高频超声换能器，环保材料

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 掺杂Na2B4O7的(Li,K,Na)NbO3无铅压电陶瓷的压电与应变性能提升

    摘要： 采用多态相变效应调控了无铅(K,Na)NbO3基材料固有的显著温度敏感性压电性能。本研究通过传统固相反应法制备了Li0.04[(K0.49Na0.51)]0.96NbO3–xNa2B4O7压电陶瓷。当x=0.5%时，陶瓷材料获得约285 pC/N的压电系数d33和0.14%@5 kV/mm的单极应变值。这些性能提升可归因于室温附近正交相与四方相结构的共存。此外，在室温至180°C温区内，电场诱导单极应变变化幅度小于15%。通过极化幅值的电致伸缩耦合定量分析方法，可合理解释该应变特性的稳定性。

    关键词： 压电系数，无铅压电陶瓷，温度稳定性，硼砂掺杂，多晶型相变

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 0.965K0.4Na0.58Li0.02Nb0.96Sb0.04O3–0.035Bi0.5K0.5ZrO3:0.25%Er/xIn无铅压电陶瓷的上转换光致发光性能提升：兼具平衡的压电系数与居里温度

    摘要： 通过传统固相反应法制备了一系列掺杂铒和铟的0.965K0.40Na0.58Li0.02Nb0.96Sb0.04O3–0.035Bi0.5K0.5ZrO3:0.25%Er/xIn无铅压电陶瓷，该材料具有上转换光致发光（UCPL）特性。系统研究了In3+掺杂对陶瓷结构、介电、铁电、压电及UCPL性能的影响。UV-Vis-NIR吸收截面分析表明，In3+掺杂可调控Er3+位点分布，从而提升陶瓷的压电与发光性能。当x=0.25%时获得综合性能最优的样品：压电系数d33~257 pC/N，居里温度Tc~273°C，剩余极化Pr~12.5 μC/cm2，介电常数εr~1551——其中d33值是目前KNN基UCPL陶瓷中实现的最高压电系数。结果表明，铒铟共掺KNN基陶瓷在电光器件领域具有应用潜力。

    关键词： 上转换光致发光、铒铟共掺杂、压电系数、无铅压电陶瓷、居里温度

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 掺杂LiCuTa3O9的K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷中与缺陷相关的压电和铁电性能

    摘要： 无铅K0.5Na0.5NbO3 + x摩尔LiCuTa3O9（简称KNN-xLCT）压电陶瓷通过传统烧结技术合成。所有陶瓷均呈现钙钛矿结构，添加LCT后致密化程度提高。少量LCT掺杂（x ≤ 0.015）会生成两种缺陷复合体[即??V??(Cu???o)]，导致显著的硬化电学行为，在x=0.015时具有高达~780的机械品质因数Qm。然而过量LCT（x ≥ 0.015）会导致缺陷复合体大幅减少，从而使陶瓷软化，在x=0.03时呈现相对较低的Qm值~480。值得注意的是，x=0.03的陶瓷仍保持较好的压电性能：d33=96 pC/N，kp=37%。本研究表明，LCT掺杂的KNN基陶瓷的电学性能与材料微观缺陷结构密切相关。

    关键词： 无铅压电陶瓷，K0.5Na0.5NbO3，压电性能，缺陷复合体，LiCuTa3O9

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 自修复黑磷光电探测器

    摘要： 通过流延成型工艺制备了0.91(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3-0.03AgNbO3（NBT-BT-3AN）无铅准同型相界压电陶瓷多层致动器（MLAs），并与铂内电极共烧。研究了该多层致动器的微观结构、介电性能、单极与双极应变特性以及疲劳性能。结果表明：由15层厚度各为114微米的陶瓷层组成的致动器，在室温6千伏/毫米电场下可输出0.3%的大单极应变及5微米的动态位移，展现出优异的循环稳定性——在6千伏/毫米电场下经历10^7次循环后仍能保持0.23%的高应变。此外，这些多层致动器在125°C高温下仍可维持0.20%的应变输出。

    关键词： 无铅压电陶瓷、多层致动器、大应变、循环稳定性、温度稳定性

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 无铅(K,Na)NbO3–(Bi1/2Na1/2)ZrO3–CaTiO3压电陶瓷的结构与性能

    摘要： 同时提升压电性能与温度稳定性对开发高性能KNN基无铅材料至关重要。本研究探讨了CaTiO3对(1-x)[0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05(Bi0.5Na0.5)ZrO3]-xCaTiO3-0.2%MnO2陶瓷的相结构、压电性能及温度稳定性的影响。发现通过增加CaTiO3含量可逐步降低正交-四方相变温度。特别地，当x=0.02时，陶瓷展现出优异的应变温度稳定性（测量温度达110°C时应变变化<15%）和增强的电学性能（d33约296 pC/N，应变约0.14%）。因此，将TO-T相变点移至室温以下是提升KNN基压电材料温度稳定性和电学性能的有效途径。

    关键词： 无铅压电陶瓷、温度稳定性、钛酸钙、压电性、基于KNN

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 温度驱动的相变及Ba(Ti0.92Sn0.08)O3无铅陶瓷压电响应增强

    摘要： 铁电相共存或转变是产生高压电性能的重要策略。本研究详细探究了Ba(Ti0.92Sn0.08)O3(BTS0.08)陶瓷中温度诱导的相结构演变与小信号压电响应d33、偏置场压电活性dmax33(E)、单极与双极应变压电输出d*33的关联。温度驱动下依次发生约14°C（菱方R→正交O）、38°C（O→四方T）和61°C（T→立方C）的连续相变。T-C相变区获得最高d33值675 pC/N，而O-T相边界处则呈现最高dmax33=1170 pm/V、双极d*33=822 pm/V及单极d*33=1318 pm/V。温度驱动相变展现的压电性能增强幅度可与成分诱导相边界相媲美。这些特征表明通过调控相边界类型是设计高性能压电器件的有效方法。

    关键词： 相变，无铅压电陶瓷，铁电体，相界

    更新于2025-09-10 09:29:36