采用固相法制备(Na Bi)0.5–x(Li Ce)xBi8Ti7O27铋层状共生结构陶瓷,研究了陶瓷的结构与电性能。结果表明:所有(Na Bi)0.5–x(Li Ce)xBi8Ti7O27陶瓷样品均为共生结构,Li,Ce掺杂没有改变其固有结构;适量Li、Ce掺杂使样品晶粒尺寸均匀,且密度增加,达到ρ=6.88 g/cm3;剩余极化强度Pr和压电常数d33均有显著提高,分别从4.19μC/cm2和8 p C/N提高到8.39μC/cm2和20 p C/N;在645℃和657℃处,样品介电温谱出现介电双峰;当x=0.25时,陶瓷样品综合性能达到最佳:d33=20 p C/N,平面机电耦合系数kp=8.86%,厚度机电耦合系数kt=15.15%,机械品质因子Qm=2 152,Pr=8.39μC/cm2。600℃退极化处理后,d33仍有15 p C/N,表明该材料在高温领域具有良好的应用前景。
采用固相法制备0.85Bi4Ti3O12-0.15Li Nb O3-0.75%Ce O2(BTO-LN-0.75Ce)铋层状压电陶瓷。通过阻抗谱研究不同温度和频率对样品电性能的影响。结果表明:介电常数ε*的实部ε′和虚部ε″在低频区域出现分散现象;随频率增大,阻抗(Z*)的实部Z′值逐渐减小,而虚部Z″值先增大后减小。阻抗Cole-Cole图表明:晶粒内部对电传导过程起主要作用,并可用一个并联电阻–电容电路等效。陶瓷样品的阻抗值随温度的升高而减小,电导率值在低频区域相对稳定,且电导率满足Arrhenius关系,说明陶瓷样品的电导是热激活的过程。BTO-LN-0.75Ce的电导活化能小于BTO-LN的电导活化能,分别为1.591 9和1.756 2 e V。
