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無鉛壓電陶瓷這一突破性的

進展,掀起了持續至今的無鉛壓電陶瓷研究熱潮,極大地促進了無鉛壓電陶瓷的研究和開發.迄今為止,可被考慮的無鉛壓電陶瓷體系主要有以下5類:(Bi0.5Na0.5)TiO3(縮寫為BNT)基無鉛壓電陶瓷;K1-xNaxNbO3(縮寫為KNN)基無鉛壓電陶瓷;鉍層狀結構無鉛壓電陶瓷;鎢青銅結構無鉛壓電陶瓷;BaTiO3基無鉛壓電陶瓷.本文結合無鉛壓電陶瓷研究和開發的近期進展,綜合評述了無鉛壓電陶瓷的研究思路、研究現狀以及發展趨勢,著重討論了BNT基及KNN基無鉛壓電陶瓷的體系構建、改性手段、相變特性及溫度穩定性,并就無鉛壓電陶瓷今后的研究和發展提出了一些建議.

氧化物摻雜改性 從鉛基陶瓷發展歷程可知,氧化物摻雜改性是提高PZT陶瓷電學性能的必要途徑,是PZT陶瓷實用化的關鍵和基礎.如未摻雜的準同型相界(MPB)組成的Pb(Ti0.48Zr0.52)O3陶瓷d33僅為223pC/N,而在La,Nb等施主摻雜改性后,其d33升高至274~710pC/N,從而滿足實際應用的要求.類似地,氧化物摻雜改性對BNT基陶瓷壓電鐵電性能的影響也被廣泛研究.表4列出了氧化物摻雜改性的BNT基陶瓷的壓電性能.從表4可以看出,類似于氧化物改性的PZT陶瓷,受主和施主離子摻雜改性將導致BNT基陶瓷壓電性質的/硬化0和/軟化0.Mn和Co一般顯示出受主摻雜效應.Co摻雜提高了機械品質因數Qm,壓電性能略為降低;與Co稍有不同,Mn摻雜使Qm提高,也改善了壓電性能,這可能是由于陶瓷致密度的改善和Mn元素本身的多價態特性.

壓電陶瓷執行器驅動電源主要有電壓控制型和電流/電荷控制型兩種[3]，從實現方式上主要有線性和開關式兩種[4]。電壓控制型壓電陶瓷執行器驅動電源有以下幾種方式：

1）線性直流放大式電源直接采用高壓運算放大器的方式具有靜態性能好、集成度高、結構簡單等優點，但由于高壓運算放大器的輸出電流一般都小于200mA，因此壓電陶瓷執行器的動態性能受到限制。

2.

介電陶瓷：

介電陶瓷是電子陶瓷中產量大的一支，主要用在制作電容器，傳統的電容器包括了溫度補償型，高K型與半導型。由於目前電子元件追求小型化，因此將多層的電容做積層的串連，成為積層電容器，大量的以SMT（表面黏著技術）使用在印刷電路版上。而利用陶瓷介電性制成的高頻共振元件，則運用在大哥大電話，位星通訊等高頻通訊的領域，在講究個人通訊的今日，有無窮的潛力。光學方面：現今的陶瓷不但可以透光，而且具有許多意想不到的特性，如光的倍頻效應，可以將入射光的頻率加倍，也可利用III-V族化合物制造雷射。介電陶瓷中的鐵電陶瓷具有極高的介電系數與自發性極化，利用其高介電性，可以應用在高容量DRAM（動態隨機記體）的制造中。例如1996年日本三菱公司發表以BST為基礎的4Gb容量DRAM，具有極高的商業潛力，利用自發性極化，可以作為非揮發性記憶體，未來可能取代硬碟，成為大容量IC記憶體的新寵兒。