文献共享-《Ceramics International》报道我校刘其斌教授课题组在无铅压电陶瓷微波烧结改性方面的最新成果

在2000年全球压电陶瓷产品销售额约达30亿美元以上，随着时代的发展，压电陶瓷拥有了巨大的市场，具有巨大的发展前景。由于压电陶瓷的机电转换性能，它被广泛使用于各个领域，如压电变压器，压电陶瓷喷油器，压电陶瓷拾音器和扬声器，压电陶瓷点火器等等。但目前使用的压电陶瓷都是铅基压电陶瓷，由于它的高温稳定性能，高的压电性能和大的机电耦合性能，它被广泛的应用，但是铅基压电陶瓷在制备和烧结过程中氧化铅容易挥发进入大自然，对环境和工人有害；因此一些专家和学者们致力于研究无铅压电陶瓷，以取代铅基压电陶瓷。目前研究的无铅压电陶瓷主要有钙钛矿结构，铋层状结构和钨青铜结构三大类，但是遗憾的是，他们有的具有较高的压电性能，高温使用性能却低，如钙钛矿结构；有的具有较高的居里温度，但是压电性能较低，如铋层状结构；因此专家学者们正在探索一些新方法改善无铅压电陶瓷的性能，如掺杂改性，工艺改性，烧结改性等等。

近期，国际期刊《Ceramics International》发表了一篇我校材料与冶金学院，材料物理系刘其斌教授课题组在无铅压电陶瓷微波烧结改性方面的最新成果，第一作者是蔡恩培同学。

(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.08Sn0.02)O3 无铅压电陶瓷通过配料，球磨，预烧结，再一次球磨后，筛粉造粒，最后压片烧结。微波烧结和传统固相烧结的前面工艺一致，只在最后的一步烧结采用了不同的烧结工艺，即微波烧结和传统烧结。传统固相烧结和微波烧结后，它们的性能有很大的区别，从图1中我们可以清晰地看出来（CS是传统固相烧结，MWS是微波烧结）微波烧结后的压电性能（d33）和机电耦合系数（kp）明显的高于传统固相烧结的压电性能和机电耦合系数。从表一中可以看出微波烧结的压电常数和机电耦合系数分别为d33=368pC/N ，kp=60.6；传统烧结的d33=277pC/N，kp=53.5，由此可见，微波烧结对压电陶瓷的性能确实有很大的改善，而且微波烧结的周期短，节约能量。

微波烧结改性的原因可能是微波在烧结的时候是均匀的加热，通过微波辐射对陶瓷片进行加热，而传统固相烧结在对陶瓷片烧结的时候，不是均匀加热，陶瓷片受热不均。所以导致了微波烧结的性能明显高于传统固相烧结的性能。