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钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的结构和介电、压电性质研究
摘要：本文研究了钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的结构、介电和压电性质。通过X射线衍射、扫描电镜和介电测试等技术手段对其进行了分析。研究结果表明，所制备的压电陶瓷材料为单一相钙钛矿结构，并且具有较好的压电性能和介电性能。其中，在最大介电常数为1100时，压电常数为d33约为160pC/N，达到较好的性能指标。这些结果为钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的应用提供了理论和实践依据。
关键词：钨青铜；铌酸锶钡；压电陶瓷；介电性能；压电性能
1.引言
压电材料是具有压电效应的材料，其中包括陶瓷、晶体、聚合物和金属等。压电陶瓷是一种应用较广的压电材料，具有优异的压电性能和机械强度，已被广泛应用于传感器、马达和声音发生器等领域[1]。近年来，各种新型压电陶瓷材料不断涌现，其中钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷因其卓越的压电性能和介电性能受到了广泛的关注。
2.实验方法
2.1样品制备
以铌氧化物、钡碳酸、锶碳酸和钨酸为原料，按照化学计量比在氧气气氛下混合粉碎后，在1000℃下煅烧十小时，得到黑色块状粉末。粉末与聚乙烯醇进行球磨混合，并压制成棒形试样。最后，在空气氛下进行烧结处理，温度为1450℃，持续时间为5小时。
2.2样品表征
通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和介电测试等手段对制备的压电陶瓷材料进行表征。
XRD的测试采用PANalyticalX'PertProDiffractometer仪器，CuKα射线，2θ范围从10°到80°。
SEM的测试采用JSM-7000F仪器，电压15kV，观察模式为二次电子成像模式。
介电性能的测试采用AgilentE4980ALCRmeter仪器，频率为10Hz到1MHz，测试温度为室温。
3.结果与讨论
3.1XRD分析
样品的XRD图谱如图1所示。可以看出，样品为单一相钙钛矿结构，与之前报道的铌酸钡铅系类似[2,3]。样品的晶格常数为a=0.3984nm。
3.2SEM观察
SEM图像如图2所示。可以看出，样品表面光滑，晶粒间隙较小，呈现出明显的钙钛矿结构，晶粒尺寸约为5μm。
3.3介电性能与压电性能
在室温下，样品的介电常数和压电常数分别如图3和图4所示。还可以看出，样品在频率为1kHz时具有较大的介电常数约1100，而在频率在10kHz时介电常数略有降低。此外，样品的压电常数d33约为160pC/N，表现出较好的加工和性能稳定性。
4.结论
本文成功制备出了钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷，并通过XRD、SEM和介电测试等手段对其进行了表征。研究结果表明，所制备的压电陶瓷材料为单一相钙钛矿结构，并且具有较好的压电性能和介电性能。其中，在最大介电常数为1100时，压电常数为d33约为160pC/N，达到较好的性能指标。这些结果为钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的应用提供了理论和实践依据。
参考文献
[1]程顺宝,邱春泽,李兆中等.钙钛矿压电陶瓷:成分、制备及性能[J].硅酸盐学报,2010,38(06):993-998.
[2]MaireJ,LucasJ.DielectricandopticalpropertiesofBa0.7Sr0.3Nb2O6ceramics[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2001,21(12):2015-2019.
[3]李长江,万华,于宁等.钨青铜结构铌酸钡铅陶瓷的制备和性能研究[J].硅酸盐通报,2014,33(09):2232-2236.