相结构调控下BNT-BT压电涂层的电畴演化与电学性能优化
编号:139
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更新:2026-03-25 10:13:34 浏览:29次
口头报告
摘要
面向结构健康监测对无铅压电传感涂层的迫切应用需求,本研究以高热稳定性、强铁电性的钛酸铋钠(BNT)基无铅压电体系为研究对象,采用超音速等离子喷涂技术成功制备了(1-x)BNT-xBT(x=0.06-0.10)压电涂层。XRD与物相精修结果表明:所有组分均保持单一钙钛矿结构,无第二相杂相生成;通过精准调控BT掺杂含量,成功构建三方相(R3c)-四方相(P4bm)共存的准同型相界(MPB),随BT含量增加,四方相占比最高可达35.5%,为电畴翻转和电学性能提升提供结构基础。电学测试显示,MPB协同效应显著改善涂层铁电与介电性能,其中0.92BNT-0.08BT综合性能最优:剩余极化Pr=29.6 μC/cm²,矫顽场Ec=30.4 kV/cm,居里温度Tc=428.4 ℃,耐高温、适合工程监测工况。PFM表征表明,该组分呈均匀条状与岛状电畴,平均压电振幅达67.4 pm;SS-PFM证实其电畴可逆翻转明显,20V下局部压电系数可达1165.7 pm/V,局部压电响应与极化可调性大幅提升。本研究系统阐明了BT掺杂调控-MPB构筑-电畴演化-电学增强的构效关系,为面向结构健康监测的高性能无铅压电涂层设计与工程传感应用提供理论依据。
关键字
超音速等离子喷涂,(1-x)BNT-xBT,压电涂层,钙钛矿结构,压电系数,铁电畴
稿件作者
朱合法
中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司
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