摘要：在压电陶瓷中增加孔洞数量,可以有效改善陶瓷的静水压优值,提高其压电灵敏性.考虑到铅基压电陶瓷对环境和人体的危害,本文以糊精为造孔剂,采用传统固相烧结法制备无铅钛酸钡(BaTiO3)多孔压电陶瓷.研究烧结温度(1250,1280,1300℃)和糊精含量(5%,10%,15%)对BaTiO3陶瓷晶体结构、孔隙率以及孔形貌特征的影响,探索孔隙率与BaTiO3陶瓷介电、压电、声阻抗以及静水压优值等性能之间的相关性.结果表明:所有多孔陶瓷表现出三维贯通的开气孔,尺寸约为1—7μm.烧结温度强烈影响BaTiO3陶瓷的孔隙率,加入10%低沸点的糊精时,1250℃和1280℃烧结均获得孔隙率高达58%的多孔BaTiO3陶瓷;然而1300℃烧结,陶瓷孔隙率急速下降到13%.1250℃烧结10%糊精含量的陶瓷表现出高的静水压优值(约8376×10/(-15)Pa-1)和低的声阻抗(约2.84MRrayls(1Rayl=10Pa·s/m)).与1250℃相比,1280℃烧结的陶瓷晶粒之间的结合力明显增强,有利于提高陶瓷的力学强度.这些优异的性能预示着多孔钛酸钡陶瓷在传感器和水听器领域有着潜在的应用前景.

关键词：无铅压电陶瓷 钛酸钡 多孔结构 静水压优值 

单位：西安工业大学材料与化工学院陕西省光电功能材料与器件重点实验室; 西安710021