铁酸铋反铁电体
压电陶瓷
Electrorheological 电流变电流变液 (Electrorheological Fluids)是一种智能流体，通常是由高介电常数的微米量级颗粒分散于低介电常数的绝缘油中而形成的悬浮液。
microfluids 微流体Mechanisms 机制，机械Dynamics 动力，动力学Induced polarization 感应激发极化rheological 流变学的，液流学的effective dielectric constant 有效介电常数insulating 绝缘的在他们研发后的近六十年时间里，电流变液体已经成为具有日益增长的科研魅力和实践重要性的材料。
这个评论追溯到机械装置，是由于这些液体的电流变反应和他们伴随的理论基础。
尤其是，电流变液体被分为了两个不同类型，非传导性的电流变和PZT（锆钛酸铅）piezoelectric ceramic transducer是PbZrO3和PbTiO3的固溶体，具有钙钛矿型结构。
PbTiO3和PbZrO3是铁电体和反铁电体的典型代表，因为Zr和Ti属于同一副族，PbTiO3和PbZrO3具有相似的空间点阵形式，但两者的宏观特性却有很大的差异，钛酸铅为铁电体，其居里温度为492℃，而锆酸铅却是反铁电体，居里温度为232℃，如此大的差异引起了人们的广泛关注。
研究PbTiO3和PbZrO3的固溶体后发现PZT具有比其它铁电体更优良的压电和介电性能，PZT以及掺杂的PZT系列铁电陶瓷成为近些年研究的焦点PZT压电陶瓷是将二氧化铅、锆酸铅、钛酸铅在1200度高温下烧结而成的多晶体。
具有正压电效应和负压电效应。
具有体积小，重量轻，精度和分辨率高，频率高，出力大等优点目前从环境保护的角度来讲，PZT已经被禁用了现代压电陶瓷材料正在向着复合化，薄膜化，无铅化和纳米化方向发展压电陶瓷在人们生活中的很多方面具有重要的应用，但是目前全球在大量使用的压电陶瓷材料仍是传统的含铅压电陶瓷，其中铅元素高达60%以上。
【国家自然科学基金】_铁酸铋_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
科研热词 铁酸铋 集成薄膜 锆钛酸铅 铁酸铋薄膜 脉冲激光沉积 漏电流 溶胶-凝胶法 掺锰铁酸铋 铌酸钾钠 透明铁电电容器 薄膜 自组装单层膜 自组装单分子层 自组装 老化性能 紫外光 沉积温度 无铅压电陶瓷 图案化 压电性能 ots-sams
推荐指数 4 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
2011年 科研热词 推荐指数 铁酸铋 3 等离子体烧结 2 混杂工艺 2 多铁性 2 介电性能 2 铁磁性能 1 铁电性能 1 退火温度 1 表面活性剂 1 自组装 1 聚丙烯酰胺凝胶法 1 纳米颗粒 1 纯相bifeo3薄膜 1 磁滞回线 1 电滞回线 1 甲基橙 1 水热法 1 晶粒尺寸调控 1 掺杂 1 微波水热法 1 多铁材料铁酸铋 1 多铁性材料 1 吐温80 1 单相铁酸铋粉体 1 光催化性能 1 光催化 1 保温时间 1 低碱浓度 1 single-phase bifeo3 powders 1 low alkali concentratio 1 hydrothermal method 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
科研热词 推荐指数 铁酸铋 5 铁电 4 铁磁 2 磁电耦合 2 介电 2 ho 2 cr共掺 2 镧掺杂 1 铁酸铋薄膜 1 铁酸铋磁纳米粒子 1 铁酸铋(bifeo3) 1 钴掺杂铁酸铋 1 金属有机分解法 1 过硫酸盐 1 过氧化氢 1 聚乙二醇(peg-4000) 1 磁性回收 1 磁性 1 磁分离 1 甲基橙 1 溶胶-凝胶法 1 污水处理 1 水热法 1 微波烧结 1 开路电压 1 多铁材料 1 多铁性 1 多重铁材料 1 四溴双酚a 1 可见光催化 1 变磁性 1 反铁磁相变 1 反铁磁 1 压电响应 1 光催化 1 催化降解 1 低价离子掺杂 1 亚甲基蓝 1 rietveld精修 1 bifeo3粉体 1 bi25feo40-g-c3n4复合催化剂 1 (012)取向 1
铁电材料和反铁电材料
05
CATALOGUE
铁电材料与反铁电材料的前沿研究
多铁性材料的研究
多铁性材料是指同时具有铁电性和磁性的复合功能材料，其研究主要集中在探索 新型多铁性材料、提高材料的性能以及开发多铁性材料在电子器件和存储器等领 域的应用。
目前，科研人员正在研究如何通过合成和制备技术，获得具有优异性能的多铁性 材料，如高居里温度、高自发极化、低损耗等特性，以满足实际应用的需求。
性能优化与改性
铁电材料的性能优化
通过调整材料的化学组成、制备工艺和后处理方法，可以显 著提高铁电材料的各项性能指标，如自发极化、机电耦合系 数和居里温度等。这些优化措施有助于扩大铁电材料在电子 、信息、能源等领域的应用范围。
反铁电材料的性能改进
与铁电材料类似，反铁电材料的性能也可以通过优化合成工 艺和调整化学组分来提高。例如，通过引入掺杂元素或改变 晶体结构，可以增强反铁电材料的稳定性、提高其抗疲劳性 能和降低漏电流等。
铁电材料在电场作用下发生形变，形变量 与电场强度之间呈线性关系。
压电性
热电性
铁电材料在压力作用下产生电荷，电荷量 与压力之间呈线性关系。
铁电材料在温度梯度作用下产生电荷，电 荷量与温度梯度之间呈线性关系。
铁电材料的应用
传感器
利用铁电材料的压电性和热电性 等特点，制作出各种传感器，用 于测量压力、温度、加速度等物
03
CATALOGUE
铁电材料与反铁电材料的比较
结构比较
铁电材料
具有自发极化，在一定温度范围 内表现出电偶极矩的晶体。常见 的铁电材料有钛酸钡、锆钛酸铅 等。
反铁电材料
在一定温度范围内表现出相反的 电偶极矩，即反铁电态的晶体。 常见的反铁电材料有硫酸铵、硫 酸钠等。
第4章压电陶瓷2
• 复合材料主要通过加和效应和乘积效应影响材
料的性能.
微电子机械系统 (MEMs)
Substrate Contact Monomorph Contact Top Ti/P t P olyim ide P ZT Bottom Ti/P t SiO 2 n-type silicon P +Silicon Etched Cavity SiO 2
X<0.33, 三方相，呈 现强的介电弛豫特性 X>0.33,四方相，呈 现典型的普通铁电体 特征
PZN－PT单晶
PZN－PT单晶的介电性能
电致伸缩
5 压电陶瓷材料发展方向
• 无铅压电陶瓷
• 高温压电陶瓷
• 压电复合材料 • 压电薄膜与厚膜材料
Lead-free piezoceramics
准同型相界 Morphotropic Phase Boundary (MPB) 无准同型相界：
BaTiO3, (Na1/2Bi1/2)TiO3 (Tc=335oC, d33=74pC/N),
PbTiO3,
LiNbO3 （铌铁矿结构）Tc=1210oC, g15=91X10-3Vm/N PbNb2O6 （钨青铜结构）
Bi4Ti3O12 （铋层状结构）
Sr2Nb2O7 (焦绿石结构）
有准同型相界－－PZT
(1) BaTiO3压电陶瓷
Tc低, 在0oC有相变, 稳定性差, 影响其应用 改性:
(1) Pb取代改性—Tc提高, 第二转变温度下降, 提
高压电系数的热稳定性, 且压电效应增大.
(2) Ca取代改性—Tc不变, 但第二转变温度降低,
Microcantilever Arrays
Acoustic Wave Devices （SAW） Chemical Sensor
铁酸铋可见光降解土霉素
摘要铁酸铋的带隙比传统的二氧化钛光催化剂小（约2.0eV），因此铁酸铋在可见光范围内具有更好的光催化性能。
然而，低光子效率阻碍了铁酸铋基催化剂在可见光催化领域的实际应用。
目前，提高铁酸铋光催化性能的主要方法是：控制铁酸铋的粒度和形貌，离子掺杂，设计铁酸铋复合材料。
通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、X射线光电子光谱（XPS）、光致发光光谱（PL）和紫外可见光谱（UV-VIS）对制备的化合物的结构、形貌、组成、带结构和光学性能进行了研究。
ITE的特征。
以刚果红为模拟污染物，研究了铁酸铋复合材料的光催化性能。
本文采纳一种简洁易行的水热法成功制备了铁酸铋/掺杂石墨烯复合材料。
以尿素为氮源，掺杂石墨烯制备了铁酸铋/氮掺杂石墨烯复合材料。
同时，以硫化钠（Na2S）为硫源和还原剂，掺杂石墨烯，制备了铁酸铋/硫掺杂石墨烯复合材料。
材料。
研究结果表明，在相同的水热反应条件下，铁酸铋复合石墨烯合成的铁酸铋处于软铍相Bi2SFeO4O中，复合氮掺杂石墨烯后得到的铁酸为钙钛矿相BiFeO3，复合硫掺杂石墨烯。
在钙钛矿相锶铁氧体BiFeO3中引入非均相氧化铁（Fe2O3）。
XPS核心能级谱和价带谱测试表征结果表明，铁酸铋/石墨烯与氮掺杂（硫）石墨烯复合材料界面处的铁酸铋能带向下弯曲。
这种带弯曲有助于光催化过程中电子从铁酸铋导带转移到石墨烯或氮掺杂（硫）石墨烯的表面，抑制了光生电子孔的复合，从而改善了铁酸铋复合材料的组成。
光催化性能。
pl和uv-vis测试表明，添加石墨烯和氮掺杂石墨烯有利于铁酸铋汲取可见光。
本次研究选取四环素抗生素为研究对象，采纳铁酸铋光催化剂对其光解进行催化，对四环素类抗生素在紫外、可见光下的光降解行为进行了研究。
考虑到在实际废水处理中影响光降解的主要因素，着重研究了一些其他因素对铁酸铋光催化降解盐酸四环素降解效率的影响，并且进行了分析。
为达到更好的降解效果，利用铁酸铋与过氧化氢联用降解水中盐酸四环素。
铁酸铋微波吸收性能的研究进展
电磁波，并通过吸波材料的介质损耗电磁波的能 量，使它转化为其他形式的能量。吸波材料一般 由基体材料（或粘接剂）与吸收介质（吸收剂） 复合而成 [5]。 一种良好的吸波材料必须具备两个基本条 件：其一，考虑电磁匹配特性，当电磁波入射到 吸波材料表面时，吸波材料吸收电磁波能量，减 少电磁波的反射；其二，考虑吸波材料的衰减特 性， 即要求电磁波一进入材料内部就要设法吸收 和减少电磁波能量 [6]。 吸波材料的吸波性能常常用宏观的电磁理 论研究分析，在工程上也通常使用材料的宏观的
式 (3) 中的 tan E 和 tan M 分别为电损耗角的正切 和磁损耗角的正切，表示电损耗和磁损耗的大 小。 和 表示在电场或磁场作用下产生极化或 磁化程度的变量； 和 分别表示在外加电场 和磁场作用下材料电偶极矩和磁耦极矩发生重 新排列引起的损耗的量度 [7] 。 tan 随 和 的 增大而增大，即 和 越大，越有利于电磁波 的损耗。因此，提高吸波材料吸波性能的主要途 径是提高吸波材料的电损耗和磁损耗。
料的微波电磁性能 发现 BiFeO3 通过对本征 BiFeO3 陶瓷的研究，
-56-பைடு நூலகம்
张晓峰，等：铁酸铋微波吸收性能的研究进展 Sun W H 等研究了 PMMA/BiFe1-xSmxO3 复合 材料的微波屏蔽特性，发现 BiFe1-xSmxO3 的磁性 对 PMMA/BiFe1-xSmxO3 的微波屏蔽效应具有显著 影响
第 40 卷第 6 期 晶粒变形，增强了微波吸收性能 [16]。
唐山师范学院学报
2018 年 11 月
越高，介电损耗越大，并且氧空位缺陷弛豫作用 大于传统观点认为的漏电流的影响，反射率损耗 可达 23.3 dB。因此，铁酸铋可以用作高温吸波 材料 [17]。
压电陶瓷基本术语介绍
压电陶瓷基本术语介绍1 极化 polarization在电场作用下，电介质中束缚着的电荷发生位移或者极性按电场方向转动的现象，称为电介质的极化。
2 自发极化 spontaneous polarization在没有外电场作用时，铁电晶体或铁电陶瓷中存在着由于电偶极子的有序排列而产生的极化，称为自发极化。
在垂直于极化轴的表面上，单位面积的自发极化电荷量称为自发极化强度。
它是一个矢量，用P表示，其单位为C/m2。
3 铁电性 ferroelectricity某些材料在一定温度范围内具有自发极化。
而且其自发极化可以因外电场的作用而转向，材料的这种特性称为铁电性。
4 铁电畴 ferroeletric domain铁电体内部分成若干个小区域，自发极化方向一致的区域称为铁电畴，简称电畴。
两个畴之间的界面称为畴壁。
5 电滞回线 ferroelectric hysteresis loop在较强的交变电场作用下，铁电体的极化强度P随外电场呈非线性变化，而且在一定的温度范围内，P表现为电场E的双值函数，呈现出滯后现象，如图1`所示。
这个P-E（或D-E）回线就称为电滯回线。
6 反铁电性 anti-ferroelectricty反铁电体是一种反极性晶体。
由顺电相向反铁电相转变时，高温相的两个相邻晶胞产生反平行的电偶极子而成为子晶格，两者构成一个新的晶胞。
因此，晶胞的体积增大一倍。
其自由能与该晶体的铁电态自由能很接近，因而在外加电场作用下，它可由反极性相转变到铁电相，故可观察到双电滯回线。
这种性质称为反铁电性。
7 钙钛结构矿 perovskite structure具有钙钛矿结构的铁电，压电陶瓷属于ABO3型氧八面体，其中A为一价或二价金属离子，而B为四价或五价金属。
半径较大的A正离子，半径较小的B正离子和氧离子分别位于晶胞格子的顶角，体心和面心。
如图所示。
这种结构也可看成是一组BO6八面体按简立方图样排列而成，各氧八面体由公有的氧离子联结，A正离子占据氧八面体之间的空隙，钙钛矿原胞是立方的，也可畸变成具有三角和四方对称性。
铁电材料概述
（3）钙钛矿型材料—ABO3
钛酸钡（BaTiO3）钛酸钡陶瓷是目前应用最广
泛和研究较透彻旳一种铁电材料。钛酸钡是第一种不 含氢旳氧化物铁电体，因为其性能优良，化学上，热 学上旳稳定性好，工艺简便，不久被用作介电和压电 元件。
钙钛矿构造：有BaTiO3 ( 钛酸钡) 、 KNbO3 、KTaO3 、LiNbO3 PZT(Pb(Zr Ti )03) 、 PLZT(铅、镧、锆、钛)， 至 20 世纪 50 年代末， 大约有 100 种化合物被 发觉具有铁电性。截至1990 年，已知旳铁电约为 250 种.通式
非铁电相时有对称中心：不具有压电效应，如BaTiO3、TGS（硫酸三甘肽）
以及与它们具有相同类型旳晶体。
（4）按相转变旳微观机构分类
（5）“维度模型”分类法
铁电材料旳制备措施
1 固相反应法 2 溶胶一 凝胶法 3 熔盐法 4 喷雾分解法 5 柠檬酸前驱法 6 水热法 7 无卤素法 8 低温液相法 9……
薄膜—主要材料以及其优缺陷
目前主流旳铁电材料主要有下列两种：PZT、SBT。
PZT是锆钛酸铅（PbZrxTi1-xO3）。PZT是研究最多、使用最广泛 旳，它旳优点是能够在较低旳温度下制备，能够用溅射和 MOCVD旳措施来制备，具有剩余极化较大、原材料便宜、晶化 温度较低旳优点；缺陷是有疲劳退化问题，还有含铅会对环境造 成污染。
铁电材料旳应用
可作信息存储、图象显示
像BaTiO3一类旳钙钛矿型铁电体具有很高旳介电常数能够 做成小体积大容量旳陶瓷电容器。
铁电薄膜能用于不挥发存贮器外，还可利用其压电特征， 用于制作压力传感器，声学共振器，还可利用铁电薄膜热 释电非致冷红外传感器研究
铁电材料：在具有压电效应旳材料中 ,具有自发极化 ,(自发极化