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NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性研究
NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性研究
摘要：NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料被广泛应用于高温传感器、高温压力传感器、精密加速度计等领域，并且在高温环境下保持了良好的压电性能。但是其致密性和韧性仍存在一些问题，因此对其进行改性研究是很有必要的。本文针对NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性研究进行了综述，并介绍了当前常用的改性方法及其优缺点。最后，展望了未来该领域的发展。
关键词：NBT铋层状结构、高温无铅压电陶材料、改性方法、发展趋势
一、引言
NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料是一种新型的压电材料，其应用领域很广，如高温传感器、高温压力传感器、精密加速度计等领域。这是因为NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料具有非常优良的压电性能和化学稳定性。但是，在实际应用中，该材料的致密性和韧性还存在一些问题，因此对其进行改性研究是非常有必要的。
二、NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的特性
NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料具有很好的压电性能，能够在高温环境下持续工作。其特性包括以下几个方面：
1.高饱和电吸收强度：NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料具有高饱和电吸收强度，这意味着它可以在高温环境下工作，并保持压电效应。
2.良好的热稳定性：NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料具有良好的热稳定性，能够在高温环境下保持其压电性能。
3.化学稳定性：NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料具有较好的化学稳定性，对于大多数溶液和酸碱物质都有良好的抗腐蚀性。
虽然NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料具有很好的性能，但在实际应用中仍存在一些问题。针对这些问题，许多学者对其进行了改性研究，以提高其性能。
三、NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性方法
目前，对NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性研究主要集中在以下几个方面：
1.其他元素的添加：通过添加其他元素，如Cr、Mn和Bi等，可以提高NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的电学性能和机械性能。例如，某些研究者发现，在将0.1mol%Mn添加到NBT陶瓷中后，其压电系数提高了10%。
2.纳米粒子增强：通过添加纳米粒子，如纳米氧化铝和纳米氧化锆等，可以提高NBT陶瓷的机械性能和致密性。研究结果表明，添加0.5wt%的纳米氧化铝可以明显改善NBT陶瓷的致密性，提高其强度和硬度。
3.烧结条件控制：通过调整烧结条件，如烧结温度、烧结时间和烧结气氛等，可以控制NBT铋层状结构高温无铅陶瓷的微观结构和力学性能。例如，樊小峰等人发现，通过以氧化镁为烧结助剂，将NBT陶瓷的烧结温度从1250℃降至1175℃，得到了致密性更好，硬度和弯曲强度更高的NBT陶瓷。
4.锆酸钠掺杂：通过掺杂锆酸钠，可以优化NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的微观结构和电学性能。研究表明，将1wt%的锆酸钠掺杂到NBT陶瓷中可以提高其压电系数和介电常数。
5.磁性掺杂：通过掺杂一些磁性离子，如铁、铬、锰等，可以提高NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的磁致伸缩效应，从而提高其敏感性和稳定性。例如，一些研究者发现，在将0.5mol%Cr添加到NBT陶瓷中后，其压电系数提高了17%，并且表现出更好的热稳定性。
以上几种改性方法在实际应用中都有很好的效果。针对不同的问题，可以采用不同的方法进行改性，以提高NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的性能。
四、发展趋势
当前，NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的应用正在不断地拓展，然而其性能和制备方法仍存在许多限制。未来，随着人们对该材料研究的深入，相信会有更多的改性方法被提出，并应用于实际生产中。
随着新型材料的发展，人们将关注材料的可持续性以及环境影响。因此，在研究NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性方法时，也会着重考虑其环境友好型和可持续性。
此外，还有一些新兴技术可以用于NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的制备和改性，如电化学制备、激光熔覆和超声波辅助制备等，这些新技术将为NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的性能提升带来更多的机会。
总之，NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料的改性研究是一个很有前景的领域。新型的改性方法不仅可以提升其性能，还可以满足人们对可持续性和环境保护的要求。相信在未来的研究中，NBT铋层状结构高温无铅压电陶材料会得到更广泛的应用。