内容简介
《钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷材料》以NBT基无铅铁电陶瓷材料为研究对象，深入分析了NBT基陶瓷在压电性能、电卡效应、储能性能、应变性能以及电致伸缩效应等五个方面的研究进展、理论基础以及内在发展潜力。在编写过程中，既注重体现科学发展前瞻性，又注重材料研究基础和应用。本书可为无铅铁电陶瓷发展和研究提供理论指导，同时为NBT基陶瓷在传感器、制冷器件、储能器件、驱动器及微位移调控等领域的应用提供借鉴。
《钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷材料》可供从事铁电材料材料的研究人员使用，同时为材料、物理、化学及相关领域的科研人员和技术人员以及高等学校相关专业的师生提供参考。
目录
第1章概述 001
1.1铁电陶瓷材料简介 002
1.1.1铁电性与压电性 002
1.1.2铁电陶瓷主要性能参数 003
1.2Na0.5Bi0.5TiO3基铁电陶瓷材料简介 005
1.2.1Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的制备工艺 005
1.2.2Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的相变行为 006
1.2.3Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷准同型相变 007
参考文献 008
第2章Na0.5Bi0.5TiO3基铁电陶瓷材料压电性能 011
2.1铁电陶瓷材料压电性能来源 011
2.2MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的压电性能及温度稳定性 012
2.2.1MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的物相及组织结构 012
2.2.2MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的相变行为 013
2.2.3MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的铁电性能 014
2.2.4MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的压电性能 016
2.3SrTiO3掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷压电性能 018
2.3.1Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-SrTiO3陶瓷的物相及组织结构 018
2.3.2Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-SrTiO3陶瓷的相变行为及相图 020
2.3.3Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-SrTiO3陶瓷的铁电性能 022
2.4BT纳米线掺杂改善NBT基陶瓷压电性能 026
2.4.1MPB区BaTiO3纳米线掺杂Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的压电性能 027
2.4.2MPB区BaTiO3纳米线掺杂Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷压电性能的温度稳定性 029
2.4.3T相区BaTiO3纳米线掺杂Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的压电性能 030
2.4.4T相区BaTiO3纳米线掺杂Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷压电性能的温度稳定性 034
参考文献 034
第3章Na0.5Bi0.5TiO3基铁电陶瓷材料应变性能 037
3.1NBT基铁电陶瓷应变性能来源 037
3.2NBT基铁电陶瓷应变性能研究现状 037
3.2.1利用电场引发相变改善陶瓷材料应变的研究情况及发展动态 038
3.2.2利用缺陷偶极子改善陶瓷材料应变的研究情况及发展动态 038
3.3T相区NBT-ST基陶瓷偶极子构筑及应变性能研究 040
3.3.1MnO掺杂T相区NBT-ST基陶瓷相结构及相变行为分析 040
3.3.2T相区受主掺杂NBT-ST基陶瓷缺陷偶极子构建及应变性能研究 043
3.3.3T相区受主掺杂构建缺陷偶极子诱导大应变机理研究 046
3.3.4Nb2O5掺杂T相区NBT-ST基陶瓷的应变性能 047
3.4准同型相界区NBT基陶瓷偶极子的构筑及应变性能 050
3.4.1准同型相界区受主掺杂NBT基陶瓷相结构及相变行为分析 050
3.4.2准同型相界区受主掺杂NBT基陶瓷缺陷偶极子构建及应变性能研究 053
3.4.3相结构与缺陷偶极子耦合作用诱导大应变机制分析 058
3.4.4准同型相界区施主掺杂NBT基陶瓷相结构及应变性能研究 060
3.4.5准同型相界区施主-受主共掺杂NBT基陶瓷相结构及应变性能研究 063
参考文献 065
第4章Na0.5Bi0.5TiO3基铁电陶瓷材料电致伸缩性能 068
4.1铁电陶瓷材料电致伸缩效应的概念及研究进展 068
4.1.1电致伸缩效应的概念 068
4.1.2电致伸缩材料的研究进展 069
4.2调控相变温度改善Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷电致伸缩性能的研究 070
4.2.1Sn掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3基陶瓷的电致伸缩性能 070
4.2.2SrTiO3固溶Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3基陶瓷的电致伸缩性能 074
4.3构筑Mn2+-V缺陷偶极子改善Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷电致伸缩性能 078
4.3.1MnO掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3二元体系陶瓷电致伸缩性能研究 078
4.3.2MnO掺杂NBT-BT-ST三元体系陶瓷电致伸缩性能研究 080
4.4构筑Mn-V和VA-V复合偶极子改善NBT基陶瓷电致伸缩性能 087
4.4.10.7Na0.5Bi0.5Ti0.9Mn0.1O3-0.3Sr（1-3x 2）Bix□x 2TiO3陶瓷的组织结构分析 088
4.4.20.7Na0.5Bi0.5Ti0.9Mn0.1O3-0.3Sr（1-3x 2）Bix□x 2TiO3陶瓷的相变行为 088
4.4.30.7Na0.5Bi0.5Ti0.9Mn0.1O3-0.3Sr（1-3x 2）Bix□x 2TiO3陶瓷的铁电性能 089
4.4.40.7Na0.5Bi0.5Ti0.9Mn0.1O3-0.3Sr（1-3x 2）Bix□x 2TiO3陶瓷的电致伸缩性能 089
参考文献 093
第5章Na0.5Bi0.5TiO3基铁电陶瓷材料的电卡效应 097
5.1铁电材料的电卡效应及研究进展 097
5.1.1电卡效应的制冷原理 097
5.1.2电卡效应的测量方法 098
5.1.3电卡效应的研究进展 099
5.2MPB附近NBT基陶瓷的电卡效应 103
5.2.1MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷不同温度的P-E曲线 103
5.2.2MPB附近Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷电卡效应的计算分析 103
5.3SrTiO3 掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的电卡效应 108
5.3.1SrTiO3 掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷不同温度的P-E曲线 109
5.3.2SrTiO3 掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷电卡效应的计算分析 110
5.4构筑缺陷偶极子改善Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的电卡效应研究 114
5.4.1
前言/序言
铁电材料作为一类能够实现机械能和电能有效转换的功能材料，在智能制造、智能机器人、电子通信、航空航天以及无损检测等领域起到举足轻重的作用。钛酸铋钠（Na0.5Bi0.5TiO3，简称NBT）是一类具有ABO3结构的弛豫型铁电材料，室温下具有较强的铁电性和较高的居里温度，在压电传感器、压电马达、超声波换能器、驱动器、传感器等领域具有广泛的应用。
由于NBT材料能与具有ABO3结构的材料K0.5Bi0.5TiO3(KBT)、BaTiO3(BT)以及SrTiO3(ST)等体系固溶，组分在四方相（T）和菱方相(R)两相共存的准同型相界（MPB）附近表现出优异的压电性能。其次，NBT基陶瓷具有复杂的相变行为，特别是在退极化温度附近铁电相(FE)与弛豫相(RE)的相变，使陶瓷的极化强度发生明显改变，从而表现出优异的电卡效应和应变性能。当相变温度降至室温以下时，陶瓷室温时表现出瘦腰型的电滞回线，有望获得大的储能密度和电致伸缩性能。
本著作以NBT基无铅铁电陶瓷材料为研究对象，编著者及其研究小组在NBT基陶瓷方面的科研成果的基础上，结合国内外关于NBT基陶瓷最新研究进展，深入分析NBT基陶瓷在压电性能、电卡效应、储能性能、应变性能以及电致伸缩效应等五个方面的研究进展、理论基础以及内在发展潜力，为无铅铁电陶瓷发展和研究提供理论指导，为NBT基陶瓷在传感器、制冷器件、储能器件、驱动器及微位移调控等领域的应用提供借鉴。同时为材料、物理、化学及相关领域的科研人员和技术人员，特别是从事铁电材料研究人员，以及高等学校相关专业的师生提供有益参考。本书编写过程中，既注重体现科学发展前瞻性，又注重材料研究基础和应用，为功能陶瓷材料发展提供理论支持。
本书第1～5章由哈尔滨商业大学曹文萍执笔，第6、7章由哈尔滨商业大学张篷执笔。在编写过程中参考和引用了许多相关文献，在此对文献的作者表示真诚的感谢。本著作由“钛酸铋钠基陶瓷储能特性研究”项目支持。由于编者水平有限，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请广大读者批评指正。
著者
2025年1月
