Field-induced Strain Property of Lead-free Ferroelectric Ceramics Based on Sodium Bismuth Titanate

粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083; 2. 湖南省美程陶瓷科技有限公司, 娄底 417000) 摘 要: 钛酸铋钠(Bi 0.5 Na 0.5 )TiO 3 (BNT)作为典型的钙钛矿型弛豫铁电体, 具有超高的场致应变, 是最有希望代替铅 基体系的无铅压电体系之一。 与铅基陶瓷相比, BNT 基陶瓷具有驱动电压较高、 迟滞较大以及温度稳定性差等劣势。 为了优化无铅驱动器的应变性能, 本研究采用固相反应法制备(1-x){0.76(Bi 0.5 Na 0.5 )TiO 3 -0.24SrTiO 3 }-xNaNbO 3 (BNT-ST-xNN, x=0~0.03)无铅铁电陶瓷。结果表明, 当 x=0.01 时, 该陶瓷在较低电场(E=4 kV/mm)下的应变值可达到 0.278%, 等 效压电系数 d * 33 高达 695 pm/V。此时, 陶瓷处于非遍历/遍历弛豫相界处, 电场诱导弛豫-铁电相变导致大场致应变。 与 x=0.01 相比, x=0.02 时应变值为 0.249%, 略微下降, 但迟滞却降低至 43%。此外, 该应变在 25~100 ℃温度范围