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作者:肖齐龙;王世宇;蒋芮;梅雄峰;吴昊;石亚军;孙帅;吴文娟;
单位:成都信息工程大学光电工程学院;
摘要:利用传统固相法制备了0.7(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-0.3(Sr_(0.7)Bi_(0.2))TiO_3-xZnNb_2O_6(缩写为BNT-SBT-xZN,其中x=0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(摩尔分数))陶瓷,并研究了引入ZnNb_2O_6对BNT基陶瓷材料的结构和性能的影响规律。结果表明:少量ZnNb_2O_6掺杂(x=0.5%时)的BNT-SBT-xZN陶瓷具有纯的钙钛矿结构,且微观结构致密,无第二相,在室温时为典型的弛豫铁电体(弥散指数γ>1.7),极化前后样品的铁电-弛豫转变温度(T_(R-E))均低于室温,而与三方相R3c和四方相P4bm的纳米极性微区(PNRs)热弛豫有关的介电反常出现在T_(R-E)<100℃;当ZnNb_2O_6含量增多时,遍历弛豫态逐渐起主导作用,最大极化强度(P_(max))和剩余极化强度(P_r)均出现减小趋势。综合来看,x=0.5%的BNT-SBT-xZN陶瓷具有高的P_(max)、低的P_r、大的ΔP,并具备良好的储能特性及频率和温度稳定性,在室温电场强度为110 kV/cm时,P_(max)=44.7μC/cm~2,P_r=12.4μC/cm~2,ΔP=32.3μC/cm~2,储能密度W_1=1.066 J/cm~3,储能效率η=48.68%。此外,x=0.5%的BNT-SBT-xZN陶瓷在100 kV/cm的电场强度下充放电性能良好,放电能量密度W_d=0.60 J/cm~3,最大放电电流I_(max)=45.33 A,电流密度C_D=1 443 A/cm~2,功率密度P_D=72.2 MW/cm~3。
关键词:BNT基陶瓷;;弛豫铁电体;;ZnNb_2O_6;;介电性能;;铁电性能;;储能特性
基金资助:四川省科技计划(2022YFG0099);; 四川省大学生创新创业训练计划(S202210621078)