1. 研究目的与意义（文献综述）

随着电子技术和产业发展，压电材料广泛用于集成电路，自动控制，精密控制，通信技术等高新技术领域。压电陶瓷是实现机械能与电能相互转化和耦合的一类高技术材料。目前广泛应用的压电陶瓷材料大多是以pzt为基，通过b位离子的掺杂，形成具有弛豫特性的abo₃型陶瓷。这类材料配方中pbo₃的含量有时会高达材料总量的60～70%，pb在生产生活中造成严重环境污染，同时由于pb易挥发，将对陶瓷的生产工艺控制和产品的稳定性造成不利影响。钛酸铋钠是典型的钙钛矿结构弛豫性铁电体，被认为是最具发展潜力的压电陶瓷。nbt-bt体系固溶体具有很高的压电、铁电性能，被认为是最具有可能代替pzt的无铅压电材料。

nbt是一类a位复合型的钙钛矿结构铁电材料，其居里温度为320℃，在室温下，nbt材料具有压电常数大、介电常数小、声学性能好等特点，nbt基压电铁电陶瓷具有良好的温度稳定性，优异的压电铁电性能，较小的介电系数，很大的各向异性，特别适用于高频使用。对nbt的研究发现，nbt与batio₃很容易复合形成二元固溶体系（na_0.5bi_0.5）_1-xba_xtio₃，烧结过程中不需要控制气氛就可以得到致密的瓷体。在室温下，nbt属于三方结构，batio₃是四方的，x=0.06附近时，存在三角-四方的准同型相界（mpb），在mpb附近的矫顽场会降低，极化变得相对容易，性能也大大提高。

nbt-bt无铅压电陶瓷的制备方法有很多，比如固相烧结法，水热合成法，溶胶-凝胶法，射频磁控溅射法，陶瓷晶粒定向技术。其中固相烧结法是最传统的制备方法，也是研究者最常用的陶瓷制备方法。该方法使用容易获得且价格低廉的原料，制作过程简单，但也存在一些缺陷。原料的粉碎、混合是以机械手段完成，会造成原料混合不均匀以及粉体粒度大小不一致等问题。

对nbt-bt压电陶瓷掺杂的方法有三种。一类是受主掺杂，即低价正离子取代高价正离子。第二类是施主掺杂，即高价正离子取代低价正离子。第三类是变价掺杂，如mn、cr、ce等过渡金属离子。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：采用传统固相法制备nbt-bt，并进行预烧、掺杂、烧结等工艺，得到多组不同mn掺杂量的nbt-bt。

材料表征：运用x射线衍射实验、扫描电子显微镜分析等分析测试手段，对样品微观形貌及介电与压电性能变化规律进行表征与研究。

2.2 实验目标

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，翻译英文文献；

第3-5周：整理资料，在任务书的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告，开题答辩；

第6-10周：采用传统固相法制备nbt-bt无铅压电陶瓷材料，优化制备工艺参数，获得性能优良的nbt-bt无铅压电陶瓷材料；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhou x y, gu h s, wang y, et al. piezoelectricproperties of mn-doped (na0.5bi0.5) 0.92ba0.08tio3 ceramics[j]. materialsletters, 2005, 59(13): 1649-1652 .

[2] joo h w, kim d s, kim j s, et al.piezoelectric properties of mn-doped 0.75bifeo3-0.25batio3 ceramics[j].ceramics international, 2016, 42(8): 10399-10404.

[3] guo y, fan h, shi j. effect of nb and mnsubstitution on bi0.5na0.5tio3 lead-free piezoceramics with enhanced electricalproperties[j]. applied mechanics amp; materials, 2017, 863.