发布时间:2024-11-23 11:52:43新闻来源:杏彩体育APP下载作者:杏彩体育官网入口
钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3),简称BNT,A位复合离子型钙钛矿结构,室温条件下为三方晶系,压电性能、铁电性能优良。钛酸铋钠陶瓷具有居里温度高、压电常数高、介电常数低、剩余极化强度大、机电耦合系数高、声学性能好、烧结温度低等特征,是一种重要的无铅压电陶瓷。
钛酸铋钠陶瓷制备方法主要有:固相烧结法,工艺流程简单,但烧结温度范围窄,难以获得高性能陶瓷;水热合成法,可制备高性能陶瓷,但晶化时间长,生产成本高;溶胶凝胶法,制得的陶瓷压电常数高,且剩余极化较大、矫顽场较小;模版晶粒生长法,在不改变陶瓷居里温度的同时提高了压电性能。
在我国以及全球压电材料市场中,压电陶瓷是主流产品类型,在压电陶瓷产品中,锆钛酸铅(PZT)陶瓷占据主导地位。锆钛酸铅陶瓷具有优良的压电性能与温度稳定性,但其成分中含有铅元素,在生产、使用、回收处理过程中均有可能挥发,对生态环境造成危害,无铅压电陶瓷成为重要解决方案。钛酸铋钠陶瓷不含有铅元素,环保性能优点突出,是最有希望替代锆钛酸铅陶瓷的产品之一。
根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国钛酸铋钠(BNT)陶瓷行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,20世纪60年代,钛酸铋钠陶瓷被开发问世,现阶段可以应用于传感器、换能器、驱动器等产品制造中。但钛酸铋钠陶瓷也存在缺点,例如铁电相区电导率偏高,室温下矫顽场较大,极化困难,高温极化易炸裂,难以烧结致密结构,影响其压电性能,因此难以完全替代锆钛酸铅陶瓷。
钛酸铋钠陶瓷可以通过掺杂其他元素来改善其综合性能,例如降低烧结温度,降低钠、铋元素挥发,提升压电性能、铁电性能等。掺杂二氧化铈(CeO2),钛酸铋钠陶瓷压电常数提高、压电活性增加;掺杂氧化镧(La2O3),钛酸铋钠陶瓷压电活性增强,但掺杂量过大则会降低自发极化;掺杂锰(Mn),钛酸铋钠陶瓷硬度提高,并且呈现出较好晶粒尺寸效应。
新思界行业分析人士表示,钛酸铋钠陶瓷综合性能提升方法还在不断研究过程中,我国广西大学、西安交通大学等研究院所相关研究成果正在不断问世。未来,随着瓶颈问题逐渐被解决,钛酸铋钠陶瓷有望成为市场中的主流无铅压电陶瓷产品之一,但短期来看,由于存在缺陷,钛酸铋钠陶瓷应用范围难以扩大,行业发展受到限制。
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