0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.25Ti0.75)O3陶瓷的制備、表征與熱釋電性能

張 暉, 張露尹,2, 孔令斌, 趙 坤*

(1. 蘭州理工大學 省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室, 甘肅 蘭州 730050; 2. 甘肅農業(yè)大學 理學院, 甘肅 蘭州 730070)

隨著人口的增加和工業(yè)化的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的化石能源消耗加速，環(huán)境問題和能源問題成為人類可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)之一[1].探索和開發(fā)新能源技術是解決問題的有效方式.人類生活的環(huán)境中存在著大量被廢棄的能量，如熱能[2-3]、風能[4]、液滴能[5]、波浪能[6]、振動能[7]、光能[8]等，王中林[9]發(fā)明的納米發(fā)電機可將環(huán)境中不規(guī)則的、微小的能量轉化為電能并驅動微電子器件工作，以實現(xiàn)能量的有效利用和轉換.為微電子器件的供能方式和自驅動傳感器的設計提供了新的思路.其中，熱釋電納米發(fā)電機基于熱釋電效應，即由于溫度波動在各向異性的固體材料中產生自發(fā)極化的現(xiàn)象而將熱能轉換為電能的裝置[10]，可用于環(huán)境中廢棄熱能的有效收集.鐵電材料是制備熱釋電納米發(fā)電機的常用材料，其不僅具有優(yōu)異的壓電性能[11]，也具有良好的熱釋電性能[12].如BaTiO3[13-15]、Pb(Zr,Ti)O3[16]、BiFeO3[17]、KNbO3[18]、Ba0.65Sr0.35TiO3[19]、LiNbO3[20]、0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3[21]等.但是，現(xiàn)有材料存在熱釋電系數(shù)較低，制備的器件輸出性能較差等問題.因此，開發(fā)具有高熱釋電系數(shù)的鐵電材料是解決熱釋電納米發(fā)電機輸出性能的關鍵，也是近年來科學家研究的熱點之一.具有重要的科學意義和應用價值.

本文采用固相反應法合成了高熱釋電系數(shù)的鐵電0.96(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.04Ba(Zr,Ti)O3(BNT-BZT)粉末，通過優(yōu)化壓力和燒結溫度等參數(shù)，得到了最優(yōu)制備條件……