アルカリニオベート系鉛フリー圧電セラミックスの物質創成

碱金属铌酸盐基无铅压电陶瓷的材料制备

• 批准号: 15760499
• 负责人: 柿本 健一
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760499/
• 关键词: 環境調和; 鉛フリー; 圧電セラミックス; ニオブ酸カリウム; 単結晶薄膜

本研究では、常圧大気中で最も難焼結性であるKNbO_3をはじめとして、アルカリニオベート材料のセラミックス化を目的とする材料合成研究を実施した。平成16年度に得られた成果の概要を以下に記す。(1)昨年度、材料合成に成功したLa+Fe微量ドープKNbO_3セラミックスの優れた圧電物性の起源に関して、放射光を利用した精密結晶構造解析および分光評価を実施した。その結果、(K_<1-x>La_x)(Nb_<1-x>Fe_x)O_3固溶体におけるチャージ安定性およびNbO_6八面体サイトの異方形状や体積増加による自発分極量の急激な増大が原因であると結論づけられた。(2)一方、室温で皮強誘電相のNaNbO_3をKNbO_3に固溶させた各種NaNbO_3-KNbO_3系アルカリニオベート圧電セラミックスの開発研究を行った。その結果、この固溶体に更に10mol%のSrTiO_3を添加した場合には、周波数依存性のリラクサー型強誘電体が合成可能となり、また2mol%のBaTiO_3を微量添加した場合には、圧電定数d_<33>が100pC/Nを超える圧電物性に優れたセラミックスが合成可能となることを明らかにした。(3)次に、このNaNbO_3-KNbO_3ペロブスカイト組成に、イルメナイト構造のLiNbO_3またはLiTaO_3を添加した新組成のアルカリニオベート圧電セラミックスの合成研究を展開した。その結果、LiNbO_3またはLiTaO_3を約5-7mol%添加した組成が単一相形成のための固溶限であることを見いだし、この組成域においてキュリー温度500℃以上、圧電定数d_<33>が最高235pC/N、電気機械結合定数は径方向k_p=0.44、厚さ方向k_t=0.48が得られることを明らかにした。この優れた圧電物性を有するセラミックスは、PZTに対する鉛フリー素材の最有力候補として、各方面で非常に関心を集めた。

In this paper, the synthesis of KNbO_3, which is the most difficult sintering material in high temperature, is studied. A summary of the results achieved in 2016 is set out below. (1)In the past year, the synthesis of La+Fe trace elements was successfully carried out, and the origin of electrical properties, the use of radioactive light, the analysis of precise crystal structure and the spectroscopic evaluation were carried out. The results show that the stability of (K_<1-x>La_x)(Nb_<1-x>Fe_x)O_3 solid solution increases rapidly due to the increase in the volume and shape of NbO_6 octahedron. (2)A study on the development of the solution of NaNbO_3-KNbO_3 system in the strong electric phase at room temperature was carried out. The results show that when the solid solution is added with 10 mol % SrTiO_3, the cycle number dependence of BaTiO_3-type ferroelectric is possible, and when the BaTiO_3-type ferroelectric is added with a trace amount, the voltage constant d_<33>(100) pC/N is exceeded. (3)In addition, LiNbO_3-KNbO_3 was added to LiNbO_3-KNbO_3 structure to study the synthesis of new compositions of NaNbO_3-KNbO_3. The results show that LiNbO_3 + LiTaO_3 + <33>LiTaO_3 The most powerful candidate for the lead material is PZT, which is very important in all aspects.

项目成果

K.Kakimoto: "Ferroelectric and Piezoelectric Properties of KNbO_3 Ceramics Containing Small Amounts of LaFeO_3"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.42 No.9B. 6102-6105 (2003)

K.Kakimoto：“含有少量LaFeO_3的KNbO_3陶瓷的铁电和压电性能”Jpn.J.Appl.Phys..Vol.42 No.9B。

Ferroelectricity and solid-solution structure of KNbO3 ceramics doped with La and Fe

• DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.269.7
• 发表时间: 2004-01-01
• 期刊: ELECTROCERAMICS IN JAPAN VII
• 作者: Kakimoto, K;Masuda, I;Ohsato, H
• 通讯作者: Ohsato, H

Dielectric and piezoelectric properties of lead-free (Na0.5K0.5)NbO3-SrTiO3 ceramics

• DOI: 10.1016/j.ssc.2003.10.026
• 发表时间: 2004-02-01
• 期刊: SOLID STATE COMMUNICATIONS
• 影响因子: 2.1
• 作者: Guo, YP;Kakimoto, K;Ohsato, H
• 通讯作者: Ohsato, H

K.Kakimoto: "Ferroelectric and Piezoelectric Properties of KNbO_3 Ceramics"Extended Abstract of the 11th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics. 61-64 (2003)

K.Kakimoto：“KNbO_3陶瓷的铁电和压电性能”第11届美日介电和压电陶瓷研讨会的扩展摘要。

無鉛圧電磁器組成物

无铅压电陶瓷组合物

• 发表时间: 2004