织构化工艺对NN基压电陶瓷电畴结构和电学性能的影响
为了进一步说明织构化工艺对于电畴结构的影响,并分析由电畴结构的改变导致的电学性能改变,表征1.5R和1.5T陶瓷的P-E电滞回线如图4a所示。可以看出,1.5R和1.5T陶瓷的P-E电滞回线表现为饱和的方形曲线,且Pr和Pmax都比较大,表明陶瓷材料具有很强的铁电性。1.5T陶瓷的Pr和Pmax明显比1.5R陶瓷(15.2 μC/cm2和21.5 μC/cm2)大,表明1.5T陶瓷的铁电性强于1.5R陶瓷,具有更多的可逆翻转的电畴和FMs。Ec减小,表明电畴翻转更加容易,这与电畴结构表征结果相互呼应,这在大多数织构化压电陶瓷中经常出现,是织构化提升压电性能的一个重要手段。在1.5T陶瓷的S-E双极应变曲线中可以明显观察到电致应变性能的提升,图4b显示了1.5R和1.5T陶瓷的双极S-E应变曲线,为了更加清楚的看到随机取向和织构化工艺对于NN基压电陶瓷的性能影响,将1.5R和1.5T陶瓷的Pmax、Pr、Ec、Pr/Pmax、Spos和Sneg统计于表s1中,可以看出,1.5R和1.5T陶瓷的双极S-E应变曲线呈现为完整的'蝴蝶'形状,具有较高的Spos,表明都具有较好的电致应变性能。Sneg与180°畴和非180°畴的翻转有关,翻转的非180°畴越多,负应变就越大,可逆的畴翻转对材料的铁电性的贡献就越大,因此铁电性就越好。1.5T陶瓷的Spos和Sneg(0.093%和-0.022%)明显高于1.5R陶瓷,表明织构化陶瓷的电致应变性能和铁电性强于随机陶瓷。这也能从Pr/Pmax的值中看出,1.5T陶瓷的Pr/Pmax明显大于1.5R陶瓷(0.637→0.707),更进一步说明了与1.5R陶瓷相比,织构化陶瓷在具有更多的可逆翻转的电畴的同时具有更高比例的FMs,获得更好的铁电性。
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