锆钛酸铅系压电陶瓷PZT共27页

pzt压电陶瓷晶体结构摘要：1.引言2.pzt 压电陶瓷的概念与特性3.pzt 压电陶瓷的晶体结构4.pzt 压电陶瓷的应用领域5.我国在pzt 压电陶瓷领域的研究进展6.结论正文：pzt 压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，广泛应用于各种电子元器件、传感器和换能器等设备中。

本文将详细介绍pzt 压电陶瓷的概念、特性、晶体结构、应用领域以及我国在该领域的研究进展。

pzt 压电陶瓷，即锆钛酸铅（PbZrO3）陶瓷，是一种具有良好压电性能的陶瓷材料。

压电效应是指在受到机械应力作用时，材料会产生电荷分布的现象。

pzt 压电陶瓷的这一特性使得它在电子领域具有广泛的应用。

pzt 压电陶瓷的晶体结构主要由锆、钛和铅原子组成。

在锆钛酸铅陶瓷中，锆和钛原子形成了具有极性的晶体结构，而铅原子则位于晶格间隙。

当受到机械应力时，晶体结构中的正负电荷中心发生相对位移，从而产生电荷。

pzt 压电陶瓷广泛应用于以下几个领域：（1）电子元器件：如压电陶瓷滤波器、压电陶瓷振荡器等；（2）传感器：如压力传感器、加速度传感器等；（3）换能器：如超声波换能器、声纳换能器等。

我国在pzt 压电陶瓷领域的研究取得了显著进展。

近年来，我国科学家通过优化材料配方、制备工艺和晶体结构调控等方法，提高了pzt 压电陶瓷的性能。

此外，我国还积极开展pzt 压电陶瓷在新型应用领域的探索，如能源转换、生物医学和航空航天等。

总之，pzt 压电陶瓷作为一种具有广泛应用前景的压电材料，其晶体结构、性能和应用领域等方面都得到了广泛关注。

我国在pzt 压电陶瓷领域的研究成果也为我国电子产业发展提供了有力支持。

锆钛酸铅系压电陶瓷原理
锆钛酸铅（PZT）是一种重要的压电陶瓷材料，具有优异的压电性能。

其压电效应是指在施加机械应力或电场时，材料会产生形变或电荷分布的现象。

锆钛酸铅压电陶瓷的压电效应基于其晶体结构的特殊性质。

它是一种具有钙钛矿晶体结构的陶瓷材料，由锆、钛、铅的离子组成，化学式为Pb(Zr,Ti)O3。

在晶体结构中，Pb2+离子被锆离子和钛离子所包围，形成一个基本单元。

在施加机械应力或电场时，原子会发生位移或电荷重分布，进而引起整体的形变或电荷分布。

具体地说，当施加机械应力时，锆钛酸铅压电陶瓷会发生压电效应。

应力的作用导致晶体中离子位置发生微小改变，使得正负电荷的分布不再对称，从而产生极化现象。

这种极化使材料具有了压电性能，即在施加机械应力时产生电场。

相反地，当施加电场时，锆钛酸铅压电陶瓷会发生压电效应。

电场的作用会引起晶体中离子位置的微小改变，使得形变发生，从而产生压电效应。

锆钛酸铅压电陶瓷的压电性能使其在声学、机械、电子等领域具有重要应用，如压电换能器、压电驱动器、压电传感器等。

锆钛酸铅压电陶瓷的制备实验引言：压电陶瓷我们将具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷，而压电效应分为正压电效应和负压电效应。

★正压电效应：当对某些晶体施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端面将出现数量相等、符号相反的束缚电荷，这种现象称为正压电效应，如下图所示；★逆压电效应：当在晶体上施加电场引起极化时，将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这种现象称为逆压电效应。

注：实线代表形变前的情况；虚线代表形变后的情况。

正压电效应示意图自从十九世纪五十年代中期，由于钙钛矿的 PZT 陶瓷具有比 BaTiO3更为优良的压电和介电性能，因而得到广泛的研究和应用。

图 1-1 为 Pb(Zr x Ti1-x)O3体系的低温相图[1]。

在居里温度以上时，立方结构的顺电相为稳定相。

在居里温度以下，材料为铁电相，对于富Ti 组分（0≤x≤0.52）为四方相；而低 Ti 组分（0.52≤x≤0.94）为三方相。

两种晶相被一条 x=0.52 的相界线分开。

在三方相区中有两种结构的三方相：高温三方相和低温三方相，这两种三方相的区别在于前者为简单三方晶胞，后者为复合三方晶胞。

在靠近 PbZrO3组分（0.94≤x≤1）的地方为反铁电区，反铁电相分别为低温斜方相和高温四方相。

如图 1-2 所示[10]，对于四方相，自发极化方向沿着六个<100>方向中的一个方向进行，而三方相的自发极化方向沿着八个<111>方向中的一个方向进行。

由于自发极化方向的不同，在不同的晶体结构中产生不同种类的电畴，在四方相中产生 180o 和 90o电畴，三方相中产生 180o、109o、71o电畴。

一、实验目的：本实验主要是通过对具有压电性能的陶瓷材料PZT（锆钛酸铅）的制备来掌握特种陶瓷材料的整个工艺流程，并掌握一定的性能测试手段。

二、实验仪器：电子天平、粉末压片机、箱式电阻炉、成型模具、温度控制仪、准静态d33测量仪、极化装置、阻抗分析仪等。

压电陶瓷性能及PZT制备工艺王幸福无机非金属材料工程 80308113摘要: 简单综述了压电陶瓷的性能及锆钛酸铅压电陶瓷制作方法,重点分析了锆钛酸铅压电陶瓷的掺杂改性的机理和作用。

以及压电陶瓷PZT未来发展的前景。

关键词: 锆钛酸铅;制作方法。

引言锆钛酸铅一Pb(Zr，Ti)03:(PZT)是一种具有多种应用功能的钙钦矿型ABO3结构铁电材料，是由铁电相PbTiO3(Tc=490℃)和反铁电相PbZrO3(Tc=230℃)组成的固溶体。

PbZrO3一PbTiO3:系固溶体(PZT)相图中，在x约为0.52一0.53附近存在一个铁电四方相(FT)和菱形相(FR)的交界区，就是我们通常称之为的准同型相界(MPB)。

在PZT的MPB上具有高的压电和介电特性，具有高的的居里温度，因此受到国内外相关研究者的广泛重视，使之成为迄今为止，应用最广的压电陶瓷材料。

一、PZT压电陶瓷结构特征及特点1.1钙钛矿结构特征PZT 陶瓷是指锆钛酸铅( PbZr x Ti1 - xO3 , PZT)陶瓷,它是ABO3 型钙钛矿(perovs kites) 结构,Zr ,Ti 处于氧八面体的中心,Pb 处于氧八面体的间隙。

单元结构如图1 所示[1]。

1.2锆钛酸铅(PZT)结构特点PZT压电陶瓷是属于钙钦矿结构的压电晶体。

向PbTIO3:中掺入Zr形成锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料，用途广泛。

Ti与Zr在结构中呈完全类质同像，但Z/rTi比值不同使材料的结构也不同，在铁电四方和三方相界附近，PZT材料具有优良的压电、介电和热电性能。

锆钛酸铅固溶体相图如图1.4所示[2]，在相变温度以下，当错/钦比z/rTi=53/47时，存在一条准同型相界。

准同型相界的右边(富钦一边)为四方晶相，左边(富错一边)为三方晶相。

实际上，准同型相界有一定的宽度范围，在此范围内，两相共存，数量关系遵从“杠杆定理”。

A0:反铁电斜方相，AT:反铁电四方相，F以HT:)铁电菱形相(高温)RF(TL:)铁电菱形相(低温)，FT：铁电四方相，Pc:顺电立方相二、压电陶瓷的性能表征2.1介电常数介电常数反映材料的介电性质，或极化性质，通常用ε表示。

pzt压电陶瓷晶体结构
摘要：
1.PZT压电陶瓷简介
2.PZT压电陶瓷的晶体结构
3.PZT压电陶瓷的性能与应用
4.我国在PZT压电陶瓷领域的研究进展
正文：
一、PZT压电陶瓷简介
PZT（lead zirconate titanate，铅锌钛酸盐）压电陶瓷是一种具有优良压电性能的陶瓷材料。

在自然界中，PZT矿物稀少，因此，科学家们通过研究和合成，成功制备出了具有高精度、高性能的PZT压电陶瓷。

二、PZT压电陶瓷的晶体结构
PZT压电陶瓷的晶体结构属于四方对称结构，其化学式为PbZrO3-PbTiO3。

在这种结构中，钛酸铅（PbTiO3）和锆酸铅（PbZrO3）以固溶体的形式存在，共同赋予了PZT压电陶瓷优异的性能。

三、PZT压电陶瓷的性能与应用
1.压电性能：PZT压电陶瓷具有较高的压电常数、较低的介电常数和良好的疲劳稳定性，使其在声学、振动和能量转换等领域具有广泛的应用。

2.铁电性能：PZT压电陶瓷具有较高的铁电储能密度，使其在电磁屏蔽、存储器和传感器等领域具有重要应用。

3.机电转换性能：PZT压电陶瓷具有良好的机电转换效率，广泛应用于超
声波换能器、马达、致动器和机器人等领域。

4.我国在PZT压电陶瓷领域的研究进展：近年来，我国在PZT压电陶瓷材料的研究取得了显著成果，包括制备工艺的优化、性能的提高和新材料的研发。

这些成果为我国在压电陶瓷领域的创新发展奠定了基础。

综上所述，PZT压电陶瓷作为一种高性能的陶瓷材料，在多个领域具有广泛的应用。

压电陶瓷主要成分压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其主要成分包括钛酸锆、钛酸铅和硅酸钠等。

压电陶瓷具有压电效应，即在受到外力作用时会产生电荷分离现象，从而产生电压差。

这种材料常被用于传感器、驱动器和压电换能器等设备中。

钛酸锆是一种重要的压电陶瓷材料，其化学式为ZrTiO4。

它具有较高的压电系数和介电常数，因此在压电陶瓷中具有广泛的应用。

钛酸锆是一种晶体材料，其晶体结构为正交晶系。

它的压电性能主要是由晶格结构变形引起的，当外力施加到钛酸锆晶体上时，晶格会发生畸变，导致正电荷和负电荷的分离，从而产生电压。

钛酸铅是另一种常见的压电陶瓷材料，其化学式为PbTiO3。

它具有良好的压电性能和介电性能，因此在压电器件中得到广泛应用。

钛酸铅是一种钙钛矿结构的陶瓷材料，其晶体结构具有较高的对称性，因此表现出优异的压电性能。

钛酸铅的压电效应是由晶体结构的畸变引起的，当外力作用到钛酸铅晶体上时，晶格会发生畸变，导致电荷的分离。

硅酸钠是一种常用的玻璃基质材料，它的化学式为Na2SiO3。

硅酸钠在压电陶瓷中常用作玻璃相的添加剂，可以提高陶瓷的烧结性能和机械强度。

硅酸钠的加入可以改善压电陶瓷的工艺性能，并且对陶瓷的压电性能没有明显的影响。

除了以上主要成分外，压电陶瓷中还可能含有其他添加剂，如氧化铁、氧化钴等。

这些添加剂的加入可以改变陶瓷的物理性能和电学性能，从而适应不同的应用场景。

压电陶瓷具有许多优异的性能，如高压电系数、宽工作频率范围、稳定性好等。

它在传感器领域中被广泛应用，如压力传感器、加速度传感器等。

此外，压电陶瓷还可以用于声波发生器、压电换能器等设备中。

压电陶瓷的应用领域非常广泛，涉及到电子、通信、医疗、汽车等多个行业。

压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其主要成分包括钛酸锆、钛酸铅和硅酸钠等。

这些成分赋予了压电陶瓷优异的压电性能和介电性能，使其在传感器、驱动器和压电换能器等设备中得到广泛应用。

压电陶瓷的发展将为电子技术的进步和应用提供强大的支持。

收稿日期:2004203211 作者简介:李涛(19742),男,山东滕州人,讲师,硕士,主要从事铁电功能材料与纳米材料的研究。

文章编号:100422474(2006)0120069203锆钛酸铅纳米陶瓷粉体的低温水热合成李　涛,彭同江(西南科技大学工程技术中心,四川绵阳621010) 摘　要:使用TiO 2粉体、ZrOCl 2・8H 2O 、Pb (NO 3)2为原料,KO H 为矿化剂,Pb/(Zr +Ti )=1.0,在160℃下反应3h ,获取了分散性较好的锆钛酸铅纳米粉体。

用X 2射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试手段分析了实验结果,结果表明,所得锆钛酸铅纳米粉体颗粒为四方晶相钙钛矿结构,呈立方体状,粒子粒径为 0.5～2.0μm ,同时分析了在本实验条件下锆钛酸铅纳米粉体可能的合成机理。

关键词:水热合成;锆钛酸铅;纳米粉体中图分类号:TN304 文献标识码:ALow T emperature H ydrothermal Synthesis of PZTPiezoelectricity Ceramics PowdersL I T ao ,PENG Tong 2jiang(Sout hwest University of Science and Technology ,Engineering and Technology Cenedr ,Mianyang 621010,China ) Abstract :Lead zirconate 2titanate (PZT )nano 2powders ware synthesized with the proportion of Pb/(Zr +Ti )=1.0by a hydrothermal method based on the reaction of TiO 2powders ,ZrOCl 2・8H 2O ,Pb (NO 3)2,and KO H at 160℃for 3h.The nano 2powders were characterized by X 2ray diff raction (XRD )and scanning electron microscopy (SEM ).The nano 2powders consists of cubic grains with tetragonal crystal phase and an average diameter of 0.5～2.0μm.A possible formation mechanism of PZT nano 2powders ware analyzed.K ey w ords :hydrothermal synthesis ;lead zirconate 2titanate ;nano 2powders 锆钛酸铅(Pb (Zr x Ti 1-x )O 3简称PZT )系列陶瓷是一类典型的压电陶瓷,因其具有居里温度高,机电性能优良,稳定性好等优点,在电子技术、超声技术、计算机技术等高新技术领域中广泛地用作滤波器、传感器、换能器、存储器等电子元器件[1]。

压电陶瓷环pzt的工作原理
压电陶瓷环PZT的工作原理基于压电效应。

PZT（锆钛酸铅）是一种压电陶瓷材料，当施加外力或机械应力时，它会发生形变，从而产生电荷的极化现象，这种现象被称为正压电效应。

相反地，当在压电陶瓷材料上施加电场时，材料会发生形变，产生机械位移或力量，这被称为逆压电效应。

压电陶瓷环是一种管状的压电陶瓷，它的内径表面和外径表面印刷有导电电极（通常为银电极）。

除了内外表面外，内部材料均为PZT压电陶瓷。

当对内外电极施加电压时，压电陶瓷环会产生径向伸缩的位移，这是逆压电效应的表现。

利用这种特性，压电陶瓷环可以将电能转换为机械能，从而实现精密的机械运动或振动。

此外，压电陶瓷环也可以用于传感器应用，当外界施加机械力或压力时，压电陶瓷环会产生电荷输出，这是正压电效应的应用。

因此，压电陶瓷环被广泛应用于精密机械、声学、电子、通讯等领域。

需要注意的是，压电陶瓷材料在制造过程中需要严格控制成分和烧结工艺等因素，以确保其具有优良的压电性能和机械性能。

同时，在使用过程中也需要注意避免过高的电压或机械应力，以避免材料的损坏或失效。

压电陶瓷性能及PZT 制备工艺王幸福 无机非金属材料工程 摘要：简单综述了压电陶瓷的性能及锆钛酸铅压电陶瓷制作方法 性的机理和作用。

以及压电陶瓷PZT 未来发展的前景。

关键词：锆钛酸铅；制作方法。

引言锆钛酸铅一 Pb(Zr ，Ti)0 3：(PZT)是一种具有多种应用功能的钙钦矿型 ABO3结构铁电材料，是由铁电相PbTiO3(Tc=490 °C )和反铁电相 PbZrO3(Tc=230 C )组成的固溶体。

PbZrO3 一 PbTiO3:系固溶体(PZT)相图 中，在x 约为0.52 — 0.53附近存在一个铁电四方相(FT)和菱形相(FR)的交界区，就是我们通常称之为的 准同型相界(MPB)o 在PZT 的MP 吐具有高的压电和介电特性， 具有高的的居里温度，因此受到国内外相关 研究者的广泛重视，使之成为迄今为止，应用最广的压电陶瓷材料。

一、PZT 压电陶瓷结构特征及特点1.1钙钛矿结构特征PZT 陶瓷是指锆钛酸铅(PbZr x Ti1 - xO3 , PZT) 陶瓷，它是ABO3型钙钛矿(perovs kites) 结构,Zr ,Ti 处于氧八面体的中心,Pb 处于氧八面体的间隙。

单元结构如图 1所示［1］o•直 Qo图1.1钙铳矿的立方晶胞Fig. 1.1 The cubic tryslal ctdi uTperovskite1.2锆钛酸铅(PZT)结构特点PZT 压电陶瓷是属于钙钦矿结构的压电晶体。

向PbTIO3:中掺入Zr 形成锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料，用 途广泛。

Ti 与Zr 在结构中呈完全类质同像，但 Z/rTi 比值不同使材料的结构也不同，在铁电四方和三方相界附近，PZT 材料具有优良的压电、介电和热电性能。

锆钛酸铅固溶体相图如图1.4所示［2］，在相变温 度以下，当错/钦比z/rTi=53/47 时，存在一条准同型相界。

准同型相界的右边 (富钦一边)为四方晶相，左 边(富错一边)为三方晶相。

1.1锆钛酸铅（PZT ）粉体的制备一、实验目的1．用氧化物原料经固相反应制备出PZT 粗料，再经球磨工艺制备出符合一定粒度要求的锆钛酸铅（PZT ）粉体。

2．通过实验了解固相反应的原理。

3．了解粉磨方法之一──球磨法及球磨过程中球直径的选择。

二、基本原理实验中选用的陶瓷组成为PZT （PbZr 0.52Ti 0.48O 3）。

将氧化铅、二氧化钛和二氧化锆原料按反应化学方程式中所需的配比混匀，压成粗料块。

再经由高温固相反应制备出PZT 粗料。

预烧后的PZT 粗料经球磨工艺制备成直径在1-10μm 的粉体。

1．配料计算氧化铅、二氧化钛和二氧化锆三种氧化物高温下的反应方程式为：PbO + 0.52ZrO 2 + 0.48TiO 2 == PbZr 0.52Ti 0.48O 3223.199 64.075 38.335 325.609M PbO M ZrO2 M TiO2 W根据反应的化学方程式，要制备出W(g)的PbZr 0.52Ti 0.48O 3需要PbO 、ZrO 2、TiO 2的质量分别为：)(6855.0609.325199.223g W W M PbO =⨯=（1） )(1968.0609.325075.642g W W MZrO =⨯= （2） )(1177.0609.325335.382g W W MTiO =⨯= （3） 对于本实验，要制备W ＝52（g ）（约0.16摩尔）左右的PbZr 0.52Ti 0.48O 3，通过式（1）、（2）、（3）计算得M PbO 为35.646(g)，M ZrO2为10.234(g)，M TiO2为6.12(g)。

2．固相反应 广义地讲，凡是有固相参与的化学反应都可称为固相反应，但在狭义上，固相反应常指固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程。

狭义固相反应通常的反应历程如下：反应一开始是反应物颗粒之间的混合接触，并在表面发生化学反应形成细薄且含大量结构缺陷的新相，随后发生产物新相的结构调整和晶体生长；当在两反应颗粒间所形成的产物层达到一定厚度后，进一步的反应将依赖于一种或几种反应物通过产物层的扩散而得以进行。