(最新整理)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究
无铅压电陶瓷材料研究进展
2017年09月无铅压电陶瓷材料研究进展曲莉莉1,2（1.兰州大成科技股份有限公司，甘肃兰州730000；2.兰州大成真空科技有限公司，甘肃兰州730000）摘要：压电陶瓷是一种将机械能和电能互相转换的功能无机非金属材料。
本文主要对无铅压电陶瓷的发展现状做了简要的介绍，并阐述了三种无铅压电陶瓷的改性研究，分别为掺杂改性、固溶改性、织构化。
无铅压电陶瓷的性能，经过进一步研究与改善，将来有望逐渐替代压电陶瓷。
关键词：掺杂；固溶改性；织构化1无铅压电陶瓷的发展现状按晶体结构，无铅压电陶瓷分为铋层状结构、钨青铜结构、钙钛矿结构三个研究系列。
1.1铋层结构铋层结构由二维的(Bi 2O 2)2+层与[BO 6]八面体交替排列而成，A 位是适合于12配位的+1、+2、+3、+4价离子或由其组成的复合离子，B 位是八面体配位离子或由其组成的复合离子，它们的化学通式用(Bi 2O 2)2+(A m-1B m O 3m+1)2-表示，其中m 取整数，与钙钛矿层(A m-1B m O 3m+1)2-内的八面体层数相对应，取值范围在1-5之间。
1.2钨青铜结构钨青铜化合物是由共顶点的[BO 6]式氧八面体堆垛而成，结构通式为(A 1)2(A 2)4(C)4(B 1)2(B 2)8O 30。
通常，钨青铜化合物的自发极化较大、居里温度较高、介电常数较低，其成分与构造对它的铁电性能有重要影响。
1.3钙钛矿结构钙钛矿结构压电陶瓷相具有相对较高的压电常数。
这是由于ABO 3型钙钛矿结构中B 离子易于偏离八面体的体心位置，钙钛矿结构从本质上是有利于显示铁电性的晶体结构。
对压电陶瓷进行掺杂有效的改善了压电性能，结构铋层结构钨青铜结构钙钛矿结构化学式SrBi 2(Nb 0.9Ta 0.1)2O 9Na 0.5Bi 4.5Ti 5O 18CaBi 4Ti 4O 15Sr 0.6Ba 0.4Nb 2O 6Sr 1.9Ca 0.1NaNb 5O 15CaBa 4SmTi 3Nb 7O 30Sr 1.95Ca 0.05NaNb 5O 15-0.5wt%MnO 2(Bi 0.5Na 0.5)TiO 3(Na 0.5Bi 0.5)TiO 3-(K 0.5Bi 0.5)TiO 3-BaTiO 3[Bi 0.5(Na 0.7K 0.25Li 0.05)0.5]TiO 3(K 0.44Na 0.52Li 0.04)(Nb 0.86Ta 0.10Sb 0.04)O 3εr140150-2001609001050902123240-34010501276－k p0.050.05－－0.35－0.130.130.2520.22－d 33(pC/N)131616165210519050149145300T C (℃)42066079075－198260320－－2532无铅压电陶瓷的改性研究人们通过掺杂改性、固溶改性、织构化来提高无铅压电陶瓷的性能，期望得到性能与铅基压电陶瓷相比拟环境友好型无铅压电陶瓷，下面对这几种主要的方面做以简单的介绍。
BNT基无铅压电陶瓷研究进展
度 和简 单 的制造工 艺． 因此 ， ＮＴ基无 铅压 电陶 瓷被认 为是 取 代铅 基压 电陶 瓷最 优 体系 之 一． 是 ， ＮＴ Ｂ 但 Ｂ
压 电 陶瓷在 室温 下矫顽 场较 大 （ ３ １ｋ ｃ ， 电流高 ， 以充 分极 化 ， 且 Ｂ Ｅ 一７ ． Ｖ／ ｍ） 漏 难 而 ＮＴ 陶瓷 中的 Ｎａ０ 。 易 吸水 ， 烧结 温 区狭窄 ， 导致 了 陶瓷的致 密性 和化 学物 理性 能稳 定性 欠佳 ， 因此 ， 纯的钛酸 铋钠 陶瓷难 以 单 实用 化［ ］如何 降低 Ｂ Ｔ的矫顽场 、 ４． Ｎ 提高 Ｂ Ｔ的压电活性 、 Ｎ 改善烧结性能 等是 Ｂ ＮＴ陶瓷实用 化 的关键． ２ Ｏ世 纪 ６ Ｏ年代 起 ， 内外 大量学 者开始 对 Ｂ 国 ＮＴ 基压 电陶瓷 进 行广 泛 研究 ， 成 功制 备 了许 多 具 有 并 实 用化 前景 的陶 瓷体 系． 文归纳 了 Ｂ 本 ＮＴ基无 铅压 电陶瓷体 系 的各 种改性 研究 及发展 趋 势．
１ 添 加 多组 元 改 性 Ｂ ＮＴ基 压 电陶 瓷
从对 Ｐ Ｔ压 电 陶瓷研究 经验看 ， 同型相界 （ Ｂ 对 压 电 陶瓷 的 电学性 能有 较 大影 响［ ］ 同样 ， Ｚ 准 ＭＰ ） ６． 通
过对 Ｂ ＮＴ基 无铅 压 电 陶瓷添 加另外 一种 或 多种体 系 ， 加体 系 的多元化 ， 求二 元或 多元 体 系的准 同 型 增 寻
相界 （ Ｂ 以获 得较好 的压 电性 能 ， ＭＰ ） 被认 为是 目前对 Ｂ ＮＴ改性最 重要 而且是最 有效 的方 法之一 ［ ． ８ ］ １ １ 二元改性 Ｂ ． ＮＴ基 无铅 压 电陶瓷体 系
现在 ， 已经成 功合成 了许 多具有 实用化 前景 的 Ｂ ＮＴ基压 电陶瓷 ， 而其 中有 些 体 系的研 究 已经 相 当成 熟 ， ： ＮＴ Ｂ Ｔｉ ３ Ｂ ， Ｎ — ｉ５ ｏ Ｔ Ｏ （ ＫＴ） 如 Ｂ ＿ ａ Ｏ （ Ｔ） Ｂ Ｔ Ｂｏ Ｋ ． ｉ ３ Ｂ ． ５ 体系 等．
BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究
BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究BNT（Bi0.5Na0.5TiO3）是一种重要的无铅压电陶瓷材料，由于其优良的压电性能和稳定的化学特性，已经成为研究领域的热点。
下面将介绍BNT无铅压电陶瓷的制备方法和近期的研究进展。
前驱体的制备方法主要有固相反应法、水热法、溶胶-凝胶法等。
固相反应法是最常用的方法之一，通过高温煅烧将BNT的原料粉末进行固相反应，生成BNT的前驱体。
水热法是一种较新的方法，通过在高温高压水溶液中反应生成BNT前驱体。
溶胶-凝胶法是一种制备纳米级粉末的方法，通过溶胶的凝胶过程得到BNT前驱体。
这些方法各有优缺点，可以根据需要选择合适的方法。
陶瓷的烧结是将前驱体烧结为致密的陶瓷体，通常在高温下进行。
烧结温度和时间会对陶瓷的性能产生重要影响。
研究表明，高烧结温度有助于提高陶瓷的相纯度和致密度，增强其压电性能。
而长时间的烧结会导致陶瓷中形成不必要的次生相，降低陶瓷的性能。
因此，需要在合适的烧结条件下进行烧结制备。
近年来，对BNT无铅压电陶瓷的研究主要集中在以下几个方面：1.影响陶瓷性能的因素：研究人员对烧结温度、时间和压力等因素进行了系统分析，得出了不同制备条件下陶瓷的最佳性能。
2.添加剂：为了改善BNT陶瓷的性能，研究人员尝试在制备过程中添加一些离子，如钛、铁、锶等。
这些添加剂可以改变材料的结构和晶格常数，进而改善其压电性能。
3.控制晶体结构：BNT无铅压电陶瓷有不同的晶体结构，包括立方相、四方相和钙钛矿相等。
研究人员通过控制制备条件，成功制备出了具有不同晶体结构的BNT陶瓷，进一步研究其压电性能。
4.其他应用领域：除了传统的压电应用，研究人员还在探索新的应用领域，如压电陶瓷的声波器件、能量采集设备等。
总的来说，BNT无铅压电陶瓷的制备方法不断发展，并取得了一系列的研究进展。
随着材料制备和性能研究的深入，BNT无铅压电陶瓷在压电应用领域有着广阔的发展前景。
制作bnt基无铅压电陶瓷研究的实验流程
制作bnt基无铅压电陶瓷研究的实验流程In order to conduct research on the production of BNT-based lead-free piezoelectric ceramics, it is important to follow a systematic experimental procedure. This involves several key steps, which are outlined below.Firstly, the starting materials need to be prepared. This includes obtaining high-purity powders of barium carbonate (BaCO3), niobium pentoxide (Nb2O5), and titanium dioxide (TiO2). These powders should be carefully weighed according to the desired stoichiometric ratio of the BNT composition.然后，将准备好的起始材料进行混合和磨碎。
使用球磨罐和高能球磨机，将这些粉末进行干法混合和球磨，以确保它们充分均匀地混合在一起。
Once the powders are mixed and ground, they need to be calcined. The mixture is transferred to a crucible or alumina boat and heated in a furnace at a specific temperature for a certain duration. This calcination step helps in removing any volatile impurities and promotingchemical reactions between the components to form the desired BNT phase.After calcination, the powder is milled again to break down any agglomerates that may have formed during heating. It is important to achieve a fine particle size distribution for optimal densification later on.Next, the milled powder is pressed into green bodies using a hydraulic press or an uniaxial die press. The pressure applied should be carefully controlled to obtain uniform density throughout the green body. Mold release agents or additives can be used to aid in easy removal of the compacted green bodies from the molds.The green bodies are then subjected to a sintering process. They are placed in a high-temperature furnace and heated to a temperature slightly below the melting point of BNT for a specific period. This allows the green bodies to densify and form a solid ceramic structure.After sintering, the ceramic samples are cooled downgradually to room temperature. They can then be characterized using various techniques such as X-ray diffraction (XRD) to determine the crystal structure, scanning electron microscopy (SEM) to examine microstructure, and dielectric measurements to assess piezoelectric properties.Based on the characterization results, adjustments can be made to the experimental parameters, such as calcination temperature or sintering duration, in order to optimize the material properties.Overall, the experimental procedure for researching BNT-based lead-free piezoelectric ceramics involves preparation of starting materials, mixing and grinding of powders, calcination, milling, pressing into green bodies, sintering, cooling, and characterization. Each step should becarefully executed to ensure high-quality ceramic samples and accurate research results.请分段回答，并在每个英文段落后面加上本段的中文翻译。
BNT基无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究.doc
BNT基无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究Bi<sub>0.5</sub>Na<sub>0.5</sub>TiO<sub>3</sub>（BNT）无铅压电材料具有非常优良的电学性能,是目前无铅压电材料研究的热点之一。
与PZT铅基材料相类似,BNT可以与其它钙钛矿结构的材料固溶形成具有准同型相界（MPB）的固溶体。
本文首先选取了性能较为优异的BiCoO<sub>3</sub>和BaTiO<sub>3</sub>材料对BNT陶瓷进行固溶,制备了具有准同型相界的0.975BNT-0.025BC和0.93BNT-0.07BT陶瓷。
其中,0.93BNT-0.07BT陶瓷在铁电、压电性能上占据明显优势,其剩余极化强度P<sub>r</sub>、矫顽场E<sub>c</sub>、压电常数d<sub>33</sub>分别为30.6μC/cm<sup>2</sup>、16.91 kV/cm、150pC/N。
为了进一步改善陶瓷的性能,基于Bi<sub>0.5</sub>Na<sub>0.5</sub>TiO<sub>3</sub>基陶瓷的固溶研究,选取了性能更加优异的0.93BNT-0.07BT陶瓷为基体材料进行不同价态离子的掺杂改性研究。
分别表征了La<sup>3+</sup>、Mn<sup>4+</sup>和Mo<sup>6+</sup>掺杂0.93BNT-0.07BT陶瓷的物相结构、铁电性能和压电性能并分析其对陶瓷性能的影响。
研究表明,La<sup>3+</sup>的引入削弱了陶瓷的铁电性能,随着掺杂量的升高,其反铁电性特征越明显;Mn<sup>4+</sup>的掺杂使得0.93BNT-0.07BT陶瓷的剩余极化强度和矫顽场都呈现下降趋势,但由于矫顽场降低,陶瓷样品易于极化,并且掺杂含量较少,其压电性能反而小幅度提高;掺杂Mo<sup>6+</sup>的陶瓷在烧结过程中Mo<sup>6+</sup>容易被还原成低价态Mo离子,使晶格中出现多余的氧空位,氧空位的富集加强畴壁的“钉扎”作用,矫顽场增大,铁电性能更加稳定。
无铅压电陶瓷纳米粉体的制备及其陶瓷性能研究进展
无铅压电陶瓷纳米粉体的制备及其陶瓷性能研究进展3于 颖1,胡建强1,陈志武2(1 华南理工大学化学与化工学院化学系,广州510640;2 华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640)摘要 随着经济的发展和人们环保意识的增强,无铅压电陶瓷的研究和开发越来越引起人们的重视。
但此类材料的压电性能相对于铅基压电陶瓷来说还存在较大差距,严重制约着它的实际应用。
纳米技术的出现和发展为无铅压电陶瓷性能全面达到或超过铅基压电陶瓷提供了很好的机遇和平台。
综述了近年来无铅压电陶瓷纳米粉体的合成方法,比较了纳米粉体和普通原料制备的无铅压电陶瓷的性能,展望了无铅压电陶瓷未来的发展和应用前景。
通过调控反应参数,得到不同尺寸和形状的纳米粉体,实现无铅压电陶瓷纳米粉体的尺寸和形状均匀且可控,无铅压电陶瓷的性能必将大幅度地提高。
关键词 无铅 压电陶瓷 纳米粉体 制备Progress in N ano 2powder F abrication and Property Study ofLead 2free Piezoelectric CeramicsYU Y ing 1,HU Jianqiang 1,C H EN Zhiwu 2(1 Key Lab of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation ,Ministry of Education ,Department of Chemistry ,College of Chemistry and Chemical Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640;2 College of Materials Scienceand Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640)Abstract Lead 2f ree piezoelectric ceramics (L FPC )have attracted an increasing attention along with the eco 2nomic development and human environmental consciousness improvement.But ,compared with properties of lead piezo 2electric ceramics (L PC ),poor properties of L FPC restrict its applications seriously.Nevertheless ,the appearance and development of nanotechnology offer a good platform to make properties of L FPC reach and even exceed those of L PC.In this paper ,the recent progress in nano 2powder fabrication of L FPC is reviewed.The properties between L FPC based on nano 2powders and L FPC based on ordinary raw material are compared.Finally ,the f uture prospect on the de 2velopment and applications of L FPC based on nano 2powders is proposed.The uniform nano 2powders with controllable sizes and shapes can be acquired by varying reaction parameters ,using which the performance of L FPC will be en 2hanced greatly.K ey w ords lead 2free ,piezoelectric ceramics ,nano 2powders ,fabrication 3广东省自然科学基金面上项目(07006555);华南理工大学“百人计划”启动基金项目 于颖:女,1984年生,硕士研究生 E 2mail :ying.yb @ 胡建强:通讯联系人,男,副教授,主要从事纳米材料研究Tel :020********* E 2mail :jqhusc @0 引言压电陶瓷因具有机电耦合系数高、价格便宜、成型定型容易、能批量生产,而且能实现机械能与电能之间的相互转换等优点,已被广泛地应用于制作传感器、超声换能器、驱动器、压电变压器、滤波器、换能器、压电蜂鸣器等电子和微电子器件。
BNT无铅压电陶瓷体系的设计及制备工艺研究
０ 引言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｘ ｙ ０１ ， ＋ ＝ ． Ｙ分 别 取 ０ ２ Ｏ ４ ０ ６ ００ ，相 对 于 ｘ分 别取 ８ ． 、 ． 、． 、 ． ０ ０ ０ ８ ０１ 、． 、．２０１； ．６０１ ０１ 、．０ 原料 ： ２Ｏ （ ４ Ｎａ ３ Ｃ 工业 纯）Ｋ Ｃ （ ９ ％） 、 ２Ｏ３ ９ 、 Ｌ２Ｏ （ ｉ 工业 纯） Ｂ２ （ ９７ 、 ｉ （ ９ ． 、 Ｃ 、 ｉ ９ ． Ｏ３ ％） ＴＯ２ ９Ｏ ％） 聚乙烯醇 （Ｖ ； Ｐ Ａ） 设备 ： 电子天 平 （ Ｇ １、 Ｔ ７ ） 电热鼓 风干燥 箱 （ １２ 、 ＤＬ ０ ） 微粒球磨机 （ 一 １ 、 式电阻炉 （ｘ一２５ ｌ） 携带 式直 ｗＩ ） 箱 ｓ ． Ｏ、 一
ｒ ａｍ ｅｔ ｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｅ ｄ ｆｅ ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｃＣｅ ｍ ｉｓ Ｓ ｄｕ Ｂｉｍｕ ｈ Ｔ ｔｎ ｔ — ａ ｅ ａｅ ａｓ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒ ｅ ； ｉｔ ｒ ｇ ｙ ｒ ｓ Ｌ ａ — ｅＰ ｅ ｏ ｌｃ ｒ ｒ ｃ ； ｏ ｉｍ ｓ ｔ ｉ ａｅｂ ｓ ｄ Ｍ ｔｒ ｌ； ｌ ｃｒ ａ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ Ｓ ｅ ｉ ｒ ｉ ａ ａ ｉ ｉ ｉ ｎ ｎ
Ｎ ａ ｓ ｉＴＯ 固 溶 体 具 有 铁 ｏ Ｂ ｉ ５
．
电性 强 、 电耦 合 常 数 大 、 电常 机 介
数小等好性能 ， 它还具有 弛豫性铁 电体 的特 性， 成温度属 烧 中温烧 结， 比较容 易获得好 的陶瓷烧结体。但是单纯的 Ｂ ＮＴ 陶瓷较难实用化 。１６ １ ９ ２年， ．．ｕ ｅ ＣＦＢ ｈｒ ｅ就在 ｘ ０ ０的组成 ． ８ 范围 内研究 了（一）ＮＴｘ ＫＴ钛酸铋钾 Ｂ １ Ｂ —Ｂ （ ｘ ｉ ０） 的品格 参数与组成 的关系 。本 文对 Ｂ” Ｎ 一 ｘ ＴＯ（ ｉ（ ａ Ｌ ． ｉ， 简称 Ｂ ・ Ｎ Ｋ Ｔ 陶瓷进行 了初步研究 ， 定了该 体系的最佳制备工艺 Ｌ） 确
(完整)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究
BNT 无铅压电陶瓷的制备及进展研究摘 要：随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强,Bi 0.5Na 0。
5TiO 3基无铅压电陶瓷以其良好的电学性能和较高的的居里温度等特点成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一.本文主要介绍了Bi 0.5Na 0.5TiO 3基无铅压电陶瓷的研究现状、制备工艺及其发展与实际应用。
关键词：BNT 基无铅压电陶瓷、制备工艺、研究进展、改性研究。
引 言：材料是人类生活和生产活动必需的物质基础，同人类文明密切相关.历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代"、“铜器时代”、“铁器时代"等.到20世纪60年代，人们把材料、信息、能源誉为当代文明的三大支柱;20世纪70年代又把新材料、信息技术、生物技术作为新科技革命的主要标志,现在这些技术仍然是21世纪发展的主导。
现代科学技术发展的历史表明，材料对推动科学技术的发展极其重要。
随着信息时代的到来,各种具有优异性能的新型无机材料开始受到人们的关注和重视。
20世纪80年代以来,随着高科技的兴起和发展，需要许多能满足高科技要求的新材料,其中大部分属于功能材料。
因此，材料开发的重点越来越转向功能材料。
可以说,研究功能材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能之间的关系和规律,己经成为一门新的学科.压电材料是功能材料的重要组成部分，是实现机械能(包括声能)与电能之间转换的重要功能材料,其应用己遍及人类日常生活的各个方面，由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域占有重要的地位,因此对它的研究在无机材料研究领域中非常活跃并具有诱人的前景。
压电陶瓷是重要的机一电能量转换材料，其应用领域广泛，在国民经济中占有重要地位。
压电陶瓷主要用于声纳(军用）、医疗设备、电视、通讯、导航及自动化。
压电驱动器和超声马达构成的灵巧器件，是最近的重要发展方向。
2000年，美国Business ComunicationCO.发表了长达174页的压电材料研究发展及市场的调查报告，认为这种材料具有许多重要应用领域及发展前景,并列举出44项新应用,如灵巧SKJS 、微型机器人、光开关用驱动器、数据驱动器、地震传感器、飞行器用灵巧器、管道检测器、压电纤维等。
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BNT无铅压电陶瓷的制备及进展研究摘要:随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷以其良好的电学性能和较高的的居里温度等特点成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。
本文主要介绍了Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状、制备工艺及其发展与实际应用。
关键词：BNT基无铅压电陶瓷、制备工艺、研究进展、改性研究.引言:材料是人类生活和生产活动必需的物质基础，同人类文明密切相关。
历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等。
到20世纪60年代，人们把材料、信息、能源誉为当代文明的三大支柱；20世纪70年代又把新材料、信息技术、生物技术作为新科技革命的主要标志,现在这些技术仍然是21世纪发展的主导。
现代科学技术发展的历史表明，材料对推动科学技术的发展极其重要。
随着信息时代的到来，各种具有优异性能的新型无机材料开始受到人们的关注和重视。
20世纪80年代以来，随着高科技的兴起和发展，需要许多能满足高科技要求的新材料，其中大部分属于功能材料.因此，材料开发的重点越来越转向功能材料。
可以说,研究功能材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能之间的关系和规律，己经成为一门新的学科.压电材料是功能材料的重要组成部分，是实现机械能(包括声能)与电能之间转换的重要功能材料，其应用己遍及人类日常生活的各个方面,由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域占有重要的地位，因此对它的研究在无机材料研究领域中非常活跃并具有诱人的前景。
压电陶瓷是重要的机一电能量转换材料,其应用领域广泛，在国民经济中占有重要地位。
压电陶瓷主要用于声纳(军用）、医疗设备、电视、通讯、导航及自动化.压电驱动器和超声马达构成的灵巧器件，是最近的重要发展方向。
2000年，美国Business ComunicationCO。
发表了长达174页的压电材料研究发展及市场的调查报告，认为这种材料具有许多重要应用领域及发展前景，并列举出44项新应用，如灵巧SKJS、微型机器人、光开关用驱动器、数据驱动器、地震传感器、飞行器用灵巧器、管道检测器、压电纤维等。
另外，无线及有线通讯方面的革命，更促进其发展.另外，可携带式电话通讯方面应用，还发展了独石型多层压电器件,作为滤波器用。
从几十到几百兆周频率,用于低动作电压、高速、高感度振动、驱动、发音、震动传感、升压变压器等方面.随着高新技术的发展，压电陶瓷的用途必将越来越广阔。
除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，人们创造更美好的生活.1、BNT无铅压电陶瓷介绍：1.1BNT无铅压电陶瓷的结构Bi0。
5Na0.5TiO3（简称为BNT)属于钙钦矿结构无铅压电陶瓷,它的化学结构式为ABO3，全配位为A:B:O=12：6:6。
其结构图如1。
1所示：图1。
1钙钛矿结构图Fig1.1 Structure of perovskiteBi3+和Na+以1:1的比例共同占据A位，Na+或者Bi3+位于立方体的顶点位置，氧八面体的中心属于B位,是由Ti4+独自占据.立方体的每个面心上都有一个O2-，Bi3+（0。
96*10-3m)离子的半径只比Na+（0.97*10—3m)的半径小0。
01*10-3m。
BNT中的三价链离子与Pb2+具有相同的气体型外层电子结构，这种电子结构具有非惰性。
铋离子（Bi3+）的外层非对称混合轨道中的孤对电子很容易与氧离子(O2-)形成非对称共价键，这样有利于铁电性的稳定,同样也增强了电子位移极化率，因而这种结构受到国内专家和相关研究者的广泛关注，开发潜力很大。
左图的晶体处于居里温度（Tc）之上，属于立方晶相的范畴，正负电荷中心不存在分离，所以不存在自发极化;右图的晶体处于居里温度之下。
属于四方晶相的范畴，正负电荷中心分离。
因而存在与C轴平行的自发极化。
1。
2BNT的主要特性Smolenskii等专家于1960年首次合成BNT无铅压电陶瓷之后，这种无铅压电陶瓷就因其具有显著的优势而得到研究者的广泛研究和关注，钦酸秘钠(BNT）属于钙认矿型结构的A位离子复合取代铁电体,它主要具有以下几点优势。
（1）剩余极化强度(Pr=38μC/cm2)较大；(2）居里温度（T c=320℃)较高；（3）各向异性机电藕合系数较大（厚度机电祸合系数（K t≧48%)和平面机电藕合系数(K p=16.5～25。
5％))，（4）频率常数（N t≧255OHz·m)较高;290～524)小,因而可以更好地满足超声范畴的应用。
（5）介电常数(ع=但是BNT也有以下两点劣势。
其一，室温下，BNT无铅压电陶瓷的矫顽场比较大，铁电相区的电导率也比较高，造成漏电流大，难以极化;其二，BNT的烧结温区不宽,主要因为铋在1130℃左右存在挥发,导致其致密性下降,最终造成相关性能下降。
综上所述，与错钦酸铅（PZT)陶瓷相比，BNT相差甚远，因而BNT在短期内难以实用化。
2、BNT无铅压电陶瓷的制备工艺2。
1固相合成法固相合成法是利用固相物质之间或固相与气相物质之间相互反应制备出陶瓷粉体的一种方法。
如利用固相合成法制备BNT粉体，按化学计量比称取分析纯的原料Bi2O3，Na2CO3和T i O2，用无水乙醇作介质，先进行球磨混合。
干燥细化后，在800℃左右保温2h合成BNT粉末，并在 1180℃一1200℃下烧结,可得到密度为理论值94%的致密陶瓷。
如图2.1所示是固相反应法制备样品的工艺流程图：图2.1 固相反应法制备压电陶瓷的工艺流程图固相法一直是我们制备铅基压电陶瓷和无铅压电陶瓷的主要方法。
主要因为固相法具有以下优点，（l)操作简单容易实现,(2）实验所需成本比较低,（3）容易推广。
但此方法的实验环节较多,容易混入杂质，因而很难达到成分的均匀混合，一般晶粒较大,有时还会产生杂相，这些因素都将影响压电性能。
2.2溶胶—-凝胶法近年来,溶胶一凝胶法在制造精细陶瓷方面受到人们的注意。
溶胶一凝胶法是制备超细颗粒的一种湿化学法。
它先将原料从“悬浮态”转换到“分散态”，调节pH 值使有机金属盐溶液经过溶胶一凝胶过程,最后经过低温热处理得到纳米粉体。
利用这种方法制备的材料各种组分可以实现原子或分子级的均匀混合，从而可制得高度均匀致密的材与传统的固相法相比,该法制备的BNT陶瓷粉体具有纯度高、粒度小、均匀性好、工艺设备简单易行、可控性好、压电性能高等优点，其中(Bi0。
5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷最大d33达 173pc/N，与传统工艺相比提高了近40％.但使用的原料价格比较高,且颗粒易发生团聚。
2.3水热合成法水热反应过程是指在一定的温度和压力下,在水、水溶液或蒸汽等流体中所进行有关化学反应的总称。
按水热反应的温度进行分类，可以分为亚临界反应和超临界反应，前者反应温度在100℃一240℃之间，适于工业或实验室操作.后者实验温度已高达1000℃，压强高达0。
3GPa，是利用作为反应介质的水在超临界状态下的性质和反应物质在高温高压水热条件下的特殊性质进行合成反应。
在水热条件下，水可以作为一种化学组分起作用并参加反应,既是溶剂又是矿化剂同时还可作为压力传递介质;通过参加渗析反应和控制物理化学因素等，实现无机化合物的形成和改性，既可制备单组分微小晶体,又可以制备双组分或多组分的特殊化合物粉末。
水热法的基本原理是在高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应的氧化物在水中的溶解度,于是氢氧化物溶入水中同时析出氧化物。
作为反应物的氢氧化物可以是预先制备好在施加高温、高压,也可以通过化学反应（如水解反应）在高温、高压下即时生成。
在高温高压下,水的性质将发生蒸气压变高、密度变低、粘度变低和离子积变高等诸多变化。
因此在加压高温水热反应条件下，即使是常温条件下不溶于水的矿物或其它有机物也能诱发离子反应或促进反应.水热反应加剧的主要原因是水的电离常数随水热反应温度的上升而增加.由于水合作用易于在高密度下进行，所以温度和压力升高的联合作用会引起很强的离解作用。
严格说来，水热技术中几种重要的纳米粉体制备方法或反应过程的原理并不完全相同，即并非都可用这种“溶解一沉淀"机理来解释。
反应过程中有关矿化剂的作用，中间产物和反应条件对产物的影响等问题尚不十分清楚。
水热法直接生成氧化物，避免了一般湿化学法需要经过锻烧转化成氧化物这一可能形成硬团聚的步骤。
所形成的粉料中晶粒发育完整，团聚程度很轻。
水热过程中的温度、压力、处理时间以及溶液的成份、pH值、所用的前驱体种类、有无矿化剂和矿化剂的种类等等对所生成的氧化物颗粒的大小、形状有很大的影响.2。
4模版生长法模板生长法是晶粒取向生长法中的一种，它将定向的模板（籽晶)埋入致密的原料中，热处理时,原料反应生成产物晶相并在定向排列的模板上成核生长，形成具有一定尺寸晶粒的定向排列的织构陶瓷.该法制备的样品具有可与单晶媲美的性能，但体积收缩率较大、成本昂贵，且只适用于织构陶瓷的制备，在生产上很少得到应用。
用该法制备BNT基陶瓷,国内少有报道。
该法制备的样品具有可与单晶媲美的性能，但体积收缩率较大、成本昂贵，且只适用于织构陶瓷的制备，在生产上很少得到应用。
3、BNT无铅压电陶瓷的研究进展1960年，Smolenski等人率先合成钛酸铋钠基无铅压电陶瓷体系,BNT基无铅压电陶瓷具有较大的机电耦合系数、各向异性、高居里温度、较好的声学及电学性能、相对较低的烧结温度和简单的制造工艺。
因此，BNT基无铅压电陶瓷被认为取代铅基压电陶瓷最优体系之一。
但BNT压电陶瓷在室温下矫顽场较大，漏电流高，难以充分极化,并且BNT陶瓷中的Na2O容易吸水，烧结区狭窄,导致陶瓷的致密性和化学物理性能稳定性欠佳，因此单纯的BNT陶瓷难以实现实用化.近年来，国内外大量学者针对BNT 基无铅压电陶瓷体系进行了各种掺杂改性研究，并取得了不错的进展。
4、BNT无铅压电陶瓷的发展方向作为新一代无铅压电陶瓷材料，BNT基无铅压电陶瓷虽然取得了很大的进展，但和已经成熟的铅基陶瓷相比，无铅压电陶瓷的性能还存在较大差距,而且还无法从根本上得知造成这种差距的原因，因为现今对BNT基无铅压电陶瓷的研究大多都未进入深入物质结构上的研究,还无法从物质结构上弄清BNT基压电陶瓷和铅基陶瓷在微观电子云结构上的差异，从而导致宏观上性能的巨大差异。