超高温铌酸铋钙压电陶瓷的性能调控及其晶粒定向研究

铋层状结构压电陶瓷具有高的居里温度，可用作高温压电传感器的核心元件，在航天航空、核能和冶金等军事和民用领域有广泛的应用。但居里温度超过900 oC的压电陶瓷材料种类稀少，压电性能很弱。本项目拟以我们近期成功制备的高性能超高温CaBi2Nb2O9压电陶瓷材料（d33=16 pC/N）为切入点，展开对超高温CaBi2Nb2O9陶瓷的性能调控和晶粒定向研究，拟分别采用热压和模板晶粒生长法制备织构化CaBi2Nb2O9陶瓷。在模板晶粒生长法制备中，以针状Ca2Nb2O7为模板晶粒，制备取向度高、压电铁电性能好的织构化CaBi2Nb2O9陶瓷材料，探究晶粒的生长机制，最终获得居里温度在900 oC左右，压电常数d33不低于30 pC/N 的高性能超高温CaBi2Nb2O9压电陶瓷材料。同时我们将探索高性能超高温压电材料的制备新途径，寻求研制高性能超高温压电陶瓷的理论指导。

高温压电材料作为高温压电传感器的核心器件，广泛应用于航空航天、能源和核能等高精尖技术领域。铋层状结构压电材料具有高的居里温度，可用作高温压电传感器的核心元件。居里温度超过900oC的压电陶瓷材料种类稀少，压电性能很弱。铌酸铋钙(CaBi2Nb2O9)是一种高居里温度的铋层状结构压电材料，其居里温度高达940 oC。到目前为止，尽管对于CaBi2Nb2O9压电性能的研究报道不多，但这一工作已引起科研工作者的浓厚兴趣。本项目采用传统固相反应法成功制备出高性能高居里温度(>900 oC)的CaBi2Nb2O9压电陶瓷材料。本项目对CaBi2Nb2O9陶瓷的织构化从粉体、浆料制备、晶粒定向生长到择优取向陶瓷制备进行了系统研究，并最终采用模板晶粒生长法成功制得高度取向的CaBi2Nb2O9压电陶瓷。这些结果为深入理解陶瓷晶粒的定向生长，提高织构化陶瓷的性能及其应用打下了扎实基础。