(k0.5na0.5)nbo3陶瓷高频介电性能探究

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1、(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷高频介电性能探究　　摘要：以传统电子陶瓷工艺制备了致密性较好的（K0.5Na0.5）NbO3陶瓷。研究了（K0.5Na0.5）NbO3陶瓷在低频及高频的介电性能。结果表明：在低频和高频，（K0.5Na0.5）NbO3的介电性能随频率的增加而减小；在高频，介电损耗随频率的增加先增加后减小。（K0.5Na0.5）NbO3陶瓷在高频（8-18GHz）时的介电常数实部，虚部及介电损耗分别为150-430，5-110和0.07-0.28。Abstract：The（K0.5Na0.5）NbO3ce

2、ramics（abbreviatedas（KNN）havebeensynthesizedbytheconventionalsolid-statesinteringmethodandthedielectricperipetiesinboththehighandlowfrequencywereinvestigated.Theresultsshowthatthedielectricconstantdecreaseasthefrequencyincreased.Thedielectriclossfirstlyincreasea

3、ndthendecreaseasthefrequencyincreased.Therealpartandimaginarypartofthedielectricconstant，thedielectriclossare150-430，5-110and0.07-0.28，respectivelywhenthefrequencyis8-18GHz.关键词：（K0.5Na0.5）NbO3；相结构；微观形貌；介电性能7Keywords：（K0.5Na0.5）NbO3；phasedstructure；microstructure

4、；dielectricproperties中图分类号：TM282文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）29-0315-020引言7近年来，随着环境保护和生态系统可持续发展的要求，无铅压电陶瓷的研究和发展越来越受到国内外学者的关注[1-5]。其中（K0.5Na0.5）NbO3（简写为KNN）陶瓷具有较高的居里温度（415℃）[6]，相对较大的机电耦合系数等优点，有很好的研究前景。KNN陶瓷是由Egerton和Dillon在1959年最先报道的[7]。KNN是由反铁电体NaNbO3和铁电体KNbO3形成的完

5、全固溶体，由KNbO3-NaNbO3的相图可知，KNN的相稳定性被限制在1140℃，大于1140℃，KNN将不能以固态形式存在。因此，更高的烧结温度不能达到，这就阻碍了KNN陶瓷体的致密化。由于在烧结过程中碱金属元素的挥发，使化学计量比发生偏离，导致产生另外一种杂相，当该物质遇到潮湿的环境时，非常容易发生潮解。这些极大地限制了该类材料的应用。为了克服上述缺陷，国内外学者从添加新的组元、添加烧结助剂、离子取代改性和改善制备技术四个方面对KNN无铅压电陶瓷作了大量研究[8-12]。尽管经过多年的努力，KNN基陶瓷的研究获得

6、了长足的进步，但是大多数研究重点关注KNN陶瓷的压电性，而对于KNN陶瓷在高频（GHz）介电性能研究很少。介于此原因，本文采用固相反应法制备（K0.5Na0.5）NbO3（KNN）陶瓷，并研究起在高频的介电性能。1实验采用传统固相反应法制备（K0.5Na0.5）NbO3（KNN）陶瓷。原料为分析纯的K2CO3（>99.5%），Na2CO3（>99.8%），Nb2O5（99.9%）粉体。称量前，先将原料分别放入110℃的烤箱烘干5h。按（K0.5Na0.5）NbO3化学比精确称量原料，并放入装有氧化锆球的尼龙球磨罐中，加

7、入适量酒精作媒介，采用南京大学仪器厂生产的QM-ISP2行星式球磨机球24小时。在950℃下预烧5小时，粉碎研磨后，再进行12小时球磨，料浆烘干后加入粘结剂造粒，在300MPa的压力下压成直径12mm厚1mm的圆片以备低频介电测试，在300MPa的压力下压成直径120mm厚10mm的圆片以备高频介电测试，600℃排胶后进行1120℃烧结2小时。低频介电样品经打磨清洗被电极后进行测试。烧结得到的高频介电样品经过切样处理进行高频介电测试。样品物相结构用X-射线衍射仪确定（PhilipsX-PertProDiffractom

8、eter，Almelo，theNetherlands）；利用扫描电镜SEM（ModeJSM-6360，JEOL，Tokyo，Japan）研究陶瓷的微观形貌；利用LCR（AgilentE4980，AgilentTechnologies，California，7USA）测定样品的低频介电温谱，以2℃/min的速率，温度范围在25-52