BF-BT基陶瓷实现巨非对称电应变和大压电常数研究

摘要

压电制动器广泛应用于精密定位、自适应光学和自动机器人等设备，然而，无铅压电陶瓷中低电应变和低压电应变系数(d₃₃^*)限制了其实际应用。为了在BF-BT（BiFeO₃-BaTiO₃）基陶瓷中获得高电应变且同时降低驱动场，采用传统固相法制备了SnO₂掺杂的BF-BT陶瓷样品，并研究了0.7BF-0.3BT-x SnO₂陶瓷的相结构、微观结构、铁电性能和极化老化后的非对称电致应变行为。实验结果表明，适量的掺杂成功构建了多相共存。样品在老化处理后，定向的强极性缺陷偶极子形成了内偏场，当其与外加电场方向相同时会促进自发极化的延展，相反时会阻碍自发极化的翻转，从而导致高度不对称的大电应变，同时降低驱动场以获得大的逆压电系数。研究结果表明，在0.7BF-0.3BT-0.2%SnO₂陶瓷中实现了0.7%的高应变和大信号压电系数d₃₃^*=1 190 pm·V^-1。

关键词

BF-BT / 电致应变 / 多相共存 / 缺陷偶极子 / 内偏场