Dielectric and Energy Storage Properties of (1-x)NaNbO3-x(0.3Bi0.5Na0.5TiO3-0.7BiFeO3) Ceramics

化 学 学 报ACTA CHIMICA SINICA(1-x)NaNbO 3 -x(0.3Bi0.5 Na 0.5 TiO 3 -0.7BiFeO 3 )陶瓷的介电以及 储能性能研究 郭云凤 王俊贤 王泽星 李家茂* 刘畅 (安徽工业大学 材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心 马鞍山 243032) 摘要 采用常规固相法制备(1-x)NaNbO3-x(0.3Bi0.5Na0.5TiO3-0.7BiFeO3)[NN-x(BNT-BF)] (x＝0.05,0.1, 0.15, 0.2)陶瓷, 并对其物相组成、微观形貌、介电与储能特性进行系统研究.结果表明, 随着 BNT-BF 含量的增加, NN-x(BNT-BF)陶瓷 逐渐由正交反铁电 P 相和 R 相共存(x＜0.1)转变为单一反铁电R 相(x≥0.1),弛豫行为增强.BNT-BF 掺杂显著改善了陶 瓷的致密度, 且陶瓷的平均晶粒尺寸随着掺杂量增大先减小后增大. 同时取代 NaNbO3 的 A 位和 B 位可破坏 NN 原有 的铁电长程有序结构, 优化陶瓷的储能性能.在 410 kV/cm 的击穿场强(Eb)下, NN-0.2(BNT-BF)陶瓷的有效储能密度 (Wrec)和储能效率(η)分别为 2.54 J/cm 3 和 89.24%, 且在 20～120 ℃的温度范围内具有高的温度稳定性.同时, 高功率密 度(PD＝49 MW/cm 3 )、大电流密度(CD＝406 A/cm 2 )和超快放电速度(t0.9＝35ns)使得 NN-0.2(BNT-BF)陶瓷在脉冲功率系 统中具有潜在的应用前景.