摘要
电子科学技术的高速发展对功能材料的要求日趋提高，电介质材料(如压电材料、储能材料)在电子信息领域占有重要位置。铅基材料由于其优异的性能，在压电和储能领域均占据主导地位。但是由于铅的毒性、易挥发性，急需研发性能可与之媲美的无铅功能陶瓷材料。在已知的无铅功能陶瓷材料中，铌酸银(AgNbO3)基陶瓷是近年来备受瞩目的新型无铅介电材料，其在压电和反铁电储能领域都有一定的研究和应用前景。AgNbO3为钙钛矿结构氧化物，其铁电、反铁电相的稳定性与容差因子t（t=(RA+RO)/√2(RB+RO)有关。可以通过调控容忍因子t来实现AgNbO3铁电-反铁电相转变。基于此思想，本论文通过传统固相法合成了Li+、Na+、K+掺杂改性、BiMnO3复合的AgNbO3基陶瓷样品，研究了Li+、Na+、K+、BiMnO3的引入量对AgNbO3陶瓷显微结构、相结构、铁电性/反铁电性的影响，得到以下结论： 1、(Ag1-xLix)NbO3陶瓷均为单一的钙钛矿结构。随着Li+掺杂量的增加，(Ag1-xLix)NbO3陶瓷的室温相结构由正交相转变为菱方相，晶粒尺寸由27μm增大到38μm，相对密度由96.5%增加到98.5%。晶粒生长由Li+取代Ag+使晶格活化引起。在150kV/cm下，AgNbO3陶瓷的Pr为7.8μC/cm，而(Ag0.92Li0.08)NbO3陶瓷的Pr为24μC/cm，同时EA、EF消失，表明Li+的引入可以显著增强AgNbO3陶瓷的铁电性。 2、(Ag1-xNax)NbO3陶瓷均为单一的钙钛矿结构，室温时均为正交相。随着Na+引入量的增加，(Ag1-xNax)NbO3陶瓷的晶粒尺寸由23μm增大到28μm，相对密度均在96%以上。晶粒生长由Na+取代Ag+使晶格活化引起。当Na+引入量增加到10mol%时，EA、EF分别由50kV/cm、105kV/cm增大到60kV/cm、150kV/cm；Pr由8.1μC/cm降低到3.5μC/cm。表明Na+的引入可以显著增强AgNbO3陶瓷的反铁电稳定性，这是由小尺寸的Na+取代大尺寸的Ag+导致容差因子降低引起的。200kV/cm时，(Ag0.9Na0.1)NbO3陶瓷的Wrec为2.2J/cm3，储能效率(η)为40%。 3、(Ag1-xKx)NbO3陶瓷均为单一的钙钛矿型结构。随着K+的引入，(Ag1-xKx)NbO3陶瓷样品的晶粒尺寸由35μm逐渐减小到15μm，相对密度均在98%以上。当K+引入量增加到10mol%时，EA、EF消失，Pr由7.8μC/cm增大到36μC/cm。表明随着K+引入AgNbO3陶瓷的铁电性增强，这是由于大尺寸的K+取代小尺寸的Ag+导致容差因子增大引起的。 4、AgNbO3-xBiMnO3陶瓷均呈现出单一的钙钛矿型结构。随着BiMnO3含量增加，陶瓷样品的晶粒尺寸由15μm逐渐增大到22μm，相对密度均在96%以上。晶粒生长由BiMnO3引入使晶格活化引起的。BiMnO3的引入对AgNbO3陶瓷介电常数几乎没有影响，介电损耗由6%降低到2%，这是由致密性增加所致。在x=0~0.6mol%范围内，AgNbO3-xBiMnO3陶瓷的Pmax由37.5μC/cm降低到32.5μC/cm，Pr由4.8μC/cm降低到2.5μC/cm，EF、EA分别由110kV/cm、50kV/cm增加到130kV/cm、70kV/cm。表明BiMnO3的引入可以显著增强AgNbO3陶瓷的反铁电稳定性，这是由于BiMnO3的引入导致了t减小。同时，M2相的出现也可能是增强的反铁电稳定性的原因。150kV/cm时，AgNbO3-0.6BiMnO3陶瓷的Wrec提升至2.2J/cm3，储能效率(η)为54%。
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