新型无铅铌、钽酸盐陶瓷的制备与介电、铁电特性研究.docx

新型无铅铌、钽酸盐陶瓷的制备与介电、铁电特性研究
摘要：
本文综述了新型无铅铌、钽酸盐陶瓷的制备方法及其介电和铁电特性研究进展。针对传统Pb（Zr，Ti）O3陶瓷的环境污染和毒性问题，人们转向开发无铅替代材料。无铅铌、钽酸盐陶瓷通过多种制备方法，如固相法、溶胶-凝胶法、水热法等实现制备，得到了较好的性能。介电性能方面，无铅铌钽酸盐陶瓷具有优秀的介电常数和介电损耗角正切值，尤其在高频条件下优越性能更加突出；铁电性能方面，材料表现出优异的饱和极化电荷密度和压电系数，表明该材料在压电、电致伸缩等方面有广泛应用前景。
关键词：无铅铌钽酸盐陶瓷；制备；介电性能；铁电性能
Abstract:
Thispaperreviewsthepreparationmethodsanddielectricandferroelectricpropertiesofnewlead-freeniobateandtantalateceramics.InviewoftheenvironmentalpollutionandtoxicityoftraditionalPb(Zr,Ti)O3ceramics,peoplehaveturnedtothedevelopmentoflead-freealternativematerials.Lead-freeniobateandtantalateceramicsarepreparedbyvariousmethodssuchassolid-phasemethod,sol-gelmethod,andhydrothermalmethod,andhaveachievedexcellentperformance.Intermsofdielectricperformance,lead-freeniobatetantalateceramicshaveexcellentdielectricconstantanddielectriclosstangentvalue,especiallyunderhighfrequencyconditions.Intermsofferroelectricperformance,thematerialsshowexcellentsaturationpolarizationchargedensityandpiezoelectriccoefficient,indicatingthatthematerialshaveawiderangeofapplicationsinpiezoelectricity,electrostriction,andotherfields.
Keywords:lead-freeniobatetantalateceramics;preparation;dielectricperformance;ferroelectricperformance.
引言：
传统铅基Pb（Zr，Ti）O3（PZT）陶瓷因含有有毒、对环境有害的铅元素而受到质疑。因此，人们将目光转向不含铅的高性能陶瓷材料。近年来，无铅铌、钽酸盐（NBT）陶瓷材料因其优异的介电和铁电性能，成为无铅铁电材料的主要代表。本文综述了无铅铌钽酸盐陶瓷的制备方法和介电、铁电特性研究进展，对于该材料的研究和应用具有一定的指导意义。
一、无铅铌钽酸盐陶瓷的制备方法
无铅铌钽酸盐陶瓷的制备方法主要有固相法、溶胶-凝胶法、水热法等。
1.1固相法
固相法是无铅铌钽酸盐陶瓷制备的一种常用方法。其基本原理是将Niobium（5+）和Tantalum（5+）掺入一定量的氧化物基体，然后在高温条件下进行烧结制备。
具体制备步骤如下：先用高纯度的Nb2O5和Ta2O5与掺杂氧化物如镁(MgO)掺杂，按照一定比例混合，制成均匀的粉末体系，然后将混合粉末进行球磨处理，以达到更好的均匀度和分散度。之后将球磨好的粉末经过筛选，然后添加适量的脲醛（Urea）等硝基温控剂，进行烧结处理，最终得到Niobate，Tantalate陶瓷材料。
1.2溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种较常用的无铅铌钽酸盐陶瓷制备方法，它通过化学方法制备前驱体，然后进行溶胶-凝胶处理，最终得到单相的无铅铌、钽酸盐陶瓷材料。
主要制备步骤如下：首先以铌和钽的含有氧化物为起始原料，按照一定的摩尔配比将氧化物用氢氧化钠（NaOH）进行溶解处理。少量的稀硝酸（HNO3）被添加到其中，进行分散处理。在常压条件下，通过长时间的搅拌和加热步骤，达到凝胶液的浓缩处理。然后通过干燥、煅烧等步骤，最终得到无铅铌、钽酸盐陶瓷材料。
1.3水热法
水热法也是一种常用的无铅铌钽酸盐陶瓷制备方法。它通过在高温高压下，将铌和钽的化合物和氢氧化合物反应得到前驱体，然后通过烧结等处理形成所需的Niobate和Tantalate陶瓷材料。
主要