(100.24.122.117) 您好!臺灣時間:2021/04/12 05:13
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:魏明秋
研究生(外文):Ming-Qiu Wei
論文名稱:摻雜對(K,Na,Li)(Nb,Ta)O3 無鉛壓電陶瓷之微觀結構及電特性之研究
論文名稱(外文):Investigating the Microstructure and Electrical properties ofLead-Free ceramics (K,Na,Li)(Nb,Ta)O3 by doping
指導教授:王俊惠
指導教授(外文):Chun-Huy Wang
口試委員:吳朗李福星王俊惠
口試日期:2014-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:南榮技術學院
系所名稱:工程科技研究所碩士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:無鉛壓電陶瓷
外文關鍵詞:(K,Na,Li)(Nb,Ta)O3
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:115
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:12
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
研發無鉛的壓電材料為新的趨勢,本研究為利用固態反應法合成(K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3系統(簡稱NKN-LT),為主體分別以重量百分比摻雜 Li2CO3、Nb2O5、Mn2O3 ,其摻雜量為1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%,藉此觀察陶瓷體特性的變化。燒結1125oC 持溫3hrs。(K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3 壓電陶瓷沒摻雜化合物系統時,其機械品質因素Qm、平面機電耦合因素kp 分別為38、0.37,經分別摻雜3 wt.%之Li2CO3、摻雜1wt.%Nb2O5、摻雜4wt.%Mn2O3、其機械品質因素Qm 、平面機電耦合因素kp 獲得有效提升,分別為30、0.37,29、0.45,35、0.34。(K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3系統經分別摻雜3 wt.%之Li2CO3、1 wt.%之Nb2O5、4 wt.%之Mn2O3其介電損失tanδ,分別為 0.021、0.019、0.032。所以摻雜少量之Li2CO3、Nb2O5、Mn2O3對其(K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3系統提供改善其陶瓷製程及電特性的有效方法之一。
Lead-free piezoelectric materials developed for the new trends, the study using solid state reaction method (K0.48Na0.48Li0.04) Nb0.95Ta0.05O3 System (NKN-LT), respectively, in weight percent as the main Li2CO3 doping , Nb2O5, Mn2O3, the doping amount of 1wt%, 2wt%, 3wt%, 4wt%, 5wt%, whereby the characteristics of the observed changes in the ceramic body. Holding temperature sintering 1125 oC 3hrs. When (K0.48Na0.48Li0.04) Nb0.95Ta0.05O3 not doped piezoelectric ceramic compound system, the mechanical quality factor Qm, planar electromechanical coupling factor kp was 38,0.37, were doped by 3 wt.% Of Li2CO3, doped with 1wt.% Nb2O5, doped with 4wt.% Mn2O3, the mechanical quality factor Qm, planar electromechanical coupling factor kp an effective promotion, respectively 30,0.37,29,0.45,35,0.34. (K0.48Na0.48Li0.04) Nb0.95Ta0.05O3 systems were doped by 3 wt.% Of Li2CO3, 1 wt.% Of Nb2O5, 4wt.% Of Mn2O3 dielectric loss tanδ, respectively 0.021,0.019,0.032. Therefore, a small amount of doping Li2CO3, Nb2O5, Mn2O3 its(K0.48Na0.48Li0.04) Nb0.95Ta0.05O3 system provides an effective way to improve the manufacturing process and its ceramic electrical characteristics.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 11
第一節 研究動機 11
第二節 預期特性及適用何種應用 12
第二章 前人研究及理論基礎 13
第一節 前人研究結果 13
壹、鈮酸鉀納(Na0.5K0.5)NbO3固溶系統 13
貳、鈦酸鉍鈉(Bi0.Na50.)TiO53固溶系統 13
第二節 介電性質 14
壹、極化機制 14
貳、介電特性參數 16
第三節 壓電陶瓷及性質 18
壹、壓電效應 18
貳、壓電特性參數 22
參、壓電諧振體 23
肆、異價取代機制 24
第四節 燒結原理 25
壹、再結晶和晶粒成長 25
貳、燒結理論 陶瓷燒結的種類一般可分為下列幾種: 26
第三章 實驗方法與量測分析 28
第一節 起始粉末 28
第二節 粉末及燒結體製備 29
壹、粉末配置 29
貳、燒結體製備及燒結條件試驗 29
參、極化製程 29
第三節 材料特性分析 31
壹、燒結體密度量測 31
貳、顯微結構觀察(SEM) 31
第四節 材料性質量測 31
壹、電性質量測樣品準備 31
貳、介電常數量測 31
參、極化 32
肆、機電耦合因數量測 32
伍、機械品質因數量測 32
第四章 結果與討論 33
第一節 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3系統 33
第二節 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3 摻雜 Li2CO3 系統 39
第三節 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3 摻雜 Nb2O5 系統 47
第四節 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3 摻雜 Mn2O3 系統 55
第五章 結論 63
第六章 未來研究方向 65
參考文獻 66
發表論文 68


表 目 錄
表3- 1 粉末之純度及品牌 28
表5- 1 Li2CO3低劑量摻雜 63
表5- 2 Nb2O5低劑量摻雜 64
表5- 3 Mn2O3低劑量摻雜 64

圖 目 錄
圖2- 1 電子極化 14
圖2- 2 離子極化 15
圖2- 3 方向極化 15
圖2- 4 空間極化 16
圖2- 5 電子陶瓷四項性質 19
圖2- 6 電偶極混亂分佈 20
圖2- 7電偶極依電場方向排列 20
圖2- 8 (A)、(B)、(C)、(D)正壓電效應、逆壓電效應示意圖 21
圖2- 9 不同極化機制在室溫下損失圖 23
圖3- 1 壓燒陶瓷體製成流程圖 30
圖4- 1 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3系統,XRD 曲線圖 33
圖4- 2 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3系統,燒結1100℃/3小時後之SEM圖(a)x=0.03(b)x=0.04(c)x=0.05 (d)x=0.06 (e)x=0.07 34
圖4- 3 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3 (x=0.03、0.04、0.05、0.06、0.07) 系統,組成對密度損失關係曲線圖 35
圖4- 4 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3 (x=0.03、0.04、0.05、0.06、0.07)統,組成對平面機電耦合因數關係曲線圖 35
圖4- 5 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3 (x=0.03、0.04、0.05、0.06、0.07)系統,組成對厚度機電耦合因數關係曲線圖 36
圖4- 6 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3 (x=0.03、0.04、0.05、0.06、0.07) 系統,組成對介電常數關係曲線圖 36
圖4- 7 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3 (x=0.03、0.04、0.05、0.06、0.07) 系統,組成對機械品質因素關係曲線圖 37
圖4- 8 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb1-xTaxO3 (x=0.03、0.04、0.05、0.06、0.07) 系統,組成對壓電常數關係曲線圖 38
圖4- 9 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小時的XRD圖。 39
圖4- 10 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小時的SEM圖。 40
圖4- 11 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小後對密度損失關係曲線圖 41
圖4- 12 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對平面機電耦合因數關係曲線圖 42
圖4- 13 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對厚度機電耦合因數關係曲線圖 43
圖4- 14 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對介電常數關係曲線圖。 44
圖4- 15 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對機械品質因素關係曲線圖 45
圖4- 16 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Li2CO3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)系統,組成對壓電常數關係曲線圖 46
圖4- 17 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小時的XRD圖。 47
圖4- 18 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小時的SEM圖 48
圖4- 19 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小後對密度損失關係曲線圖 49
圖4- 20 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對平面機電耦合因數關係曲線圖 50
圖4- 21 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對厚度機電耦合因數關係曲線圖 51
圖4- 22 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對介電常數關係曲線圖 52
圖4- 23 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對機械品質因素關係曲線圖 53
圖4- 24 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Nb2O5以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)系統,組成對壓電常數關係曲線圖 54
圖4- 25 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小時的XRD圖。 55
圖4- 26 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小時的SEM圖。 56
圖4- 27 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)燒結時間為1100℃持溫3小後對密度損失關係曲線圖 57
圖4- 28 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對平面機電耦合因數關係曲線圖 58
圖4- 29 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對厚度機電耦合因數關係曲線圖 59
圖4- 30 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對介電常數關係曲線圖 60
圖4- 31 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%) 系統,組成對機械品質因素關係曲線圖 61
圖4- 32 (K0.48Na0.48Li0.04)Nb0.95Ta0.05O3,摻雜Mn2O3以重量百分比摻雜(1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5 wt%)系統,組成對壓電常數關係曲線圖 62


[1]Yiping Guo, Ken-ichi Kakimoto, Hitoshi Ohsato, (2004). Structure and Electrical Properties of Lead-Free (Na0.5K0.5)NbO3-BaTiO3 Ceramics, Jap.J.Applied Phys., 43,pp.6662-6666.
[2]Yiping Guo, Ken-ichi Kakimoto, Hitoshi Ohsato, (2004).Ferroelectric-relaxor behavior of(Na0.5K0.5)NbO3–based ceramics, J.Phys.Chem.Solids, vol.65,pp.1831-1835.
[3]Yiping Guo, Ken-ichi Kakimoto, Hitoshi Ohsato,(2004). (Na0.5K0.5) NbO3-LiTaO3lead-free piezoelectric ceramics, Mater. Letter,Vol. 59, pp.241-244.
[4]Yiping Guo, Ken-ichi Kakimoto, Hitoshi Ohsato, (2004). Phase transitionbehavior and piezoelectricproperties of (Na0.5K0.5)NbO3-LiTaO3 ceramics, Applied Phys. Letter,vol. 85, pp.4121-4123.
[5]A. Herabut, and A. Safari J. Am. Ceramic, (1997). Soc, Vol. 80 ,pp.2954.
[6]A.Sasa, T. Chiba, Y. Mamiya and E. Otsuki, (1999). Jpn. J.Appl. Phys. Vol. 38, pp.5546.
[7]N. Ichinose, and K. Udagawa Ferroelectric , (1995).Vol.169, pp. 317.
[8]T.Takenaka, K.I. Maruyama and K. Sakata, (1991). “(Bi0.5Na0.5)TiO3-BaTiO3 system forlead-free piezoelectric ceramics ”,Jpn. J. Appl.Phys. Vol. 30, pp.2236-2239.
[9]T.Takenaka, K. Sakata and K. Toda, (1990).“lead- ferroelectric ceramics” Vol.106,pp.375.
[10]T. Takenaka, and H. Nagata, (1997).Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 36, pp.6055.
[11]S. Y. Chu, W.Water, Y.D. Juang, and J.T. Liaw, (2003). “Properties of (Na,K)NbO3 and(Li,Na,K)NbO3 ceramic mixed systems,” Ferroelectrics, Vol.23,pp.287
[12]Y. Guo, K. Kakimoto, and H. Ohsato, (2004). “Dielectric and piezoelectric properties oflead-free (Na0.5K0.5)NbO3-SrTiO3 ceramics,” Solid State Commun., vol.129pp.279.
[13]Li YM, Chen W, Xu Q, Zhou J, Sun HJ, Xu R, (2004). Mater Sci Eng B pp.112.
[14]吳朗,(1994),電子陶瓷(壓電),全欣資訊圖書。
[15]吳朗,(1994),電子陶瓷(壓電),全欣資訊圖書,pp.222-24。
[16]吳朗,(1998),電工材料,滄海書局。
[17]李宜芳,(2006),1-x(Bi0.5Na0.5)TiO3–xBa(Ti0.95Zr0.05)O3系統之合成、晶體結構、及壓電性質。國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
[18]劉文貴,(2005), (Na0.5K0.5)NbO3-SrZrO3 系統之合成、分析、及介電性質。國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
[19]W. D. Kingery, H. K. Bowen, and D. R. Uhlmann, (1976). Introduction to ceramics,John Wiley and Sons, New York.Y. Guo, K. Kakimoto, and H. Ohsato, (2004). “Structure and celectrical properties ofLead-free (Na0.5K0.5)NbO3-BaTiO3 ceramics,” Jpn. J. Appl. Phys., vol.43 pp.6662.
[20]宋月倫,(2005),ZnNb2O6 與 MgNb2O6 微波介電陶瓷製程及其特性之研究。崑山科技大學電子工程系碩士論文。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔