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类线性无铅弛豫反铁电体(Bi0.5Na0.5)TiO3-NaNbO3：具有超高储能密度/效率及优异的温度频率稳定性
摘要： 在(1-x)(Bi0.5Na0.5)TiO3-xNaNbO3((1-x)BNT-xNN)固溶体中发现了一种具有类线性极化响应的新型无铅极性介电陶瓷，展现出巨大的储能密度/效率以及对温度和频率的超高稳定性。高分辨透射电子显微镜、拉曼散射和X射线衍射数据的Rietveld精修表明，这些特性源自具有极性纳米区域的弛豫反铁电性(AFE)所产生的宽温域、强场稳态大介电常数。此外，由于存在大量随机电场，该特性本质上需要较高驱动场才能实现反铁电相向铁电相转变。温度依赖性介电常数测量和电滞回线测试显示：BNT中的高温反铁电P4bm相逐渐稳定至室温附近，在x≈0.15-0.2区间发生从弛豫三方铁电相到弛豫四方反铁电相的相变。当x=0.22时，块体陶瓷同时实现了破纪录的可恢复储能密度W~7.02 J/cm3和高效率η~85%，突破了传统认知中W与η必须相互妥协的局限。更值得注意的是，在25-250°C温度范围和0.1-100 Hz频率范围内，该材料均可维持优异的储能性能（W>3.5 J/cm3且η>88%，波动幅度<10%）。这些卓越的储能特性使BNT基无铅反铁电陶瓷体系有望成为脉冲功率系统的理想候选材料。
关键词： 弛豫型反铁电体，介电性能，储能，极性纳米区，无铅陶瓷
更新于2025-09-24 06:17:29
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SrY0.5Nb0.5O3改性BaTiO3-Bi0.5Na0.5TiO3无铅陶瓷的增强储能性能
摘要： 本研究采用传统固相反应法设计并制备了一种新型无铅弛豫铁电陶瓷(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xSrY0.5Nb0.5O3((1-x)BTBNT-xSYN，x=0.02~0.12)。结果表明所有烧结样品均具有钙钛矿结构。随着SYN含量增加，居里温度(Tc)向低温侧移动导致室温下具有高介电常数，且铁电滞回线逐渐变窄。其中0.92BTBNT-0.08SYN陶瓷获得最佳储能性能，在152 kV/cm电场下展现出优异的放电能量密度(Wrec)1.36 J/cm3，充放电效率达74.3%。这些结果表明(1-x)BTBNT-xSYN无铅陶瓷可应用于脉冲功率电容器。
关键词： SrY0.5Nb0.5O3，储能，介电性能，无铅陶瓷
更新于2025-09-10 09:29:36
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0.963(K0.48Na0.52)(Nb0.955Sb0.045)O3?0.037(Bi0.50Na0.50)HfO3陶瓷的优异压电性能、相变及畴结构
摘要： 出于环保考虑，用无铅压电材料替代现有含铅压电材料的需求日益迫切。本文报道了一种通过两步烧结固相反应法制备的致密0.963(K0.48Na0.52)(Nb0.955Sb0.045)O3?0.037(Bi0.50Na0.50)HfO3无铅陶瓷的压电性能、相变及畴结构。该材料在室温下具有较大的压电系数d33=512 pC/N和平面机电耦合系数kp≈0.54。介电测量表明，加热过程中菱方-正交、正交-四方和四方-立方相变分别发生在-30°C、57°C和238°C。X射线衍射分析显示室温下晶体结构主要为正交相。通过酸蚀技术研究了畴结构，极化后的陶瓷显示出长平行条纹畴图案，部分宽条纹中存在分级纳米畴结构。优异的压电性能归因于菱方-正交和正交-四方相变以及特征性畴结构。
关键词： 相变、压电性、无铅陶瓷、陶瓷、铁电体、畴结构
更新于2025-09-10 09:29:36
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四方相钙钛矿0.03Bi(Mg1/2Ti1/2)O3–0.97(0.875Bi1/2Na1/2TiO3–0.125BaTiO3)无铅铁电陶瓷中的大电卡效应
摘要： 本工作报道了四方相钙钛矿陶瓷0.03 Bi(Mg1/2Ti1/2)O3–0.97 (0.875Bi1/2Na1/2TiO3–0.125BaTiO3)中显著的电卡效应(ECE)。研究发现该组分呈现铁电P4mm相与弛豫P4bm相的共存态。由于电场诱导下P4bm对称性的弛豫相向P4mm对称性的铁电相转变，在25-130°C温区内观测到正电卡效应。在4 kV/mm电场下，80°C时获得0.75°C的大温变ΔT，其电卡响应度ΔTmax/ΔE达0.19 K·cm/kV，表明该无铅材料在固态制冷领域具有应用潜力。
关键词： 钛酸铋钠，四方钙钛矿，无铅陶瓷，电卡效应
更新于2025-09-09 09:28:46
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用于高储能应用的组份依赖性xBa(Zr0.2Ti0.8)O3-(1-x)(Ba0.7Ca0.3)TiO3块体陶瓷
摘要： 本工作报道了采用固相反应法制备的x=0.4、0.5和0.6的无铅xBa(Zr0.2Ti0.8)O3-(1-x)(Ba0.7Ca0.3)TiO3[xBZT-(1-x)BCT]陶瓷的组分依赖性微结构、介电、铁电及储能性能，以及其相变序列。XRD和拉曼散射结果证实室温下存在菱方相与四方相共存。拉曼光谱、介电常数和极化的温度依赖性表明：在40℃（TR-T）发生铁电菱方相向铁电四方相的一级相变，在110℃（TT-C）发生铁电四方相向顺电伪立方相的二级相变。介电分析显示TT-C处的相变为扩散型，BZT-BCT陶瓷属于弛豫型铁电材料。介电损耗的温度依赖性变化与A1、E(LO)拉曼模半高宽(FWHM)相关联。发现x=0.6组分具有最佳饱和极化(Ps)≈8.3μC/cm2和矫顽场≈2.9kV/cm，这归因于晶粒尺寸效应。研究还表明BZT-BCT陶瓷在10?次循环内无疲劳响应。同时讨论了交流电场幅值和温度对储能密度及效率的影响。0.6BZT-0.4BCT陶瓷具有高TT-C(110℃)、高介电常数(εr≈12285)与低介电损耗(0.03)、良好极化(Ps≈8.3μC/cm2)，以及在25kV/cm电场下获得大可恢复能量密度(W=121mJ/cm3)和70%储能效率(η)的特性，使其成为理想的储能电容器候选材料。
关键词： 自发极化、拉曼光谱、介电常数、无铅陶瓷、储能电容器、疲劳
更新于2025-09-09 09:28:46
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Ba(Hf<sub>x</sub>Ti<sub>1-x</sub>)O<sub>3</sub>陶瓷的相结构分析与热释电能量收集性能
摘要： 采用固相反应法合成了Ba(Ti1-xHfx)O3陶瓷。通过X射线衍射谱、介电谱和变温拉曼光谱研究了Ba(Ti1-xHfx)O3陶瓷的相结构演变。首次基于奥尔森循环研究了其热释电能量收集性能，在Ba(Hf0.05Ti0.95)O3陶瓷中获得了最大热释电能量收集密度值ND=491.30 kJ/m3（ΔT=120°C，EH=50 kV/cm）。与BT相比，Ba(Hf0.05Ti0.95)O3陶瓷在ΔT=60°C至ΔT=100°C温度范围内的ND值增长超过两倍，在接近居里温度（TC）的ΔT=80°C处甚至提升3.2倍。此外，Ba(Hf0.12Ti0.88)O3陶瓷获得了更大的热释电能量收集密度值ND=367.10 kJ/m3（ΔT=120°C，EH=50 kV/cm）。分析了Ba(Ti1-xHfx)O3陶瓷中ND-BHT5/ND-BT和ND-BHT12/ND-BT的比值，最优热释电性能出现在铁电-顺电相变区域附近。
关键词： 相变、无铅陶瓷、拉曼光谱、铁电材料、能量收集
更新于2025-09-09 09:28:46
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[(Na1?xKx)0.5Bi0.5]Ti0.985Ta0.015O3陶瓷中K/Na组分比对结构与压电性能的影响
摘要： 采用固相反应法制备了具有优良压电性能的[(Na1-xKx)0.5Bi0.5]Ti0.985Ta0.015O3（简称Ta-NK100x）无铅陶瓷，并系统研究了其结构与电学性能。当x=0.18、电场强度为60 kV/cm时，获得最大双极应变0.458%和单极应变0.448%，对应归一化应变d*33达747 pm/V。极化处理后的Ta-NK18在相同条件下单极应变提升至0.537%，相应d*33略增至894.5 pm/V。研究发现铁电-弛豫相变是产生大应变的主导机制，且该应变行为在105次极化反转循环中保持稳定，表明所制陶瓷是执行器和应力传感器的理想候选材料。
关键词： 铁电体、弛豫体、固相反应、压电性能、无铅陶瓷
更新于2025-09-04 15:30:14