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0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电薄膜的摩擦、磨损性能

张艳 王增梅 陈云飞 郭新立 孙伟 袁国亮 殷江 刘治国

0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电薄膜的摩擦、磨损性能

张艳, 王增梅, 陈云飞, 郭新立, 孙伟, 袁国亮, 殷江, 刘治国
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  • 具有准同型相界组分的0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-0.5BCT)陶瓷, 表现出优异的铁电、压电性能, 作为一种具有潜在应用前景的无铅压电材料得到广泛关注. 本文采用溶胶-凝胶方法在Si(100)基底上制备了BZT-0.5BCT压电薄膜. 使用原子力显微镜和扫描电子显微镜测量得到样品的形貌图, 形貌图表明该方法制备的无铅压电薄膜表面光滑, 晶粒大小均匀、呈半球形, 直径为80–100 nm, 厚度为1.7 μm, 膜的内部有气孔.摩擦力实验表明, 压电薄膜样品与硅针尖之间存在静电力的作用, 导致其摩擦力远大于硅针尖与SiO2之间的摩擦力, 但是两者的摩擦系数基本相同.划痕实验表明, BZT-0.5BC薄膜具有很强的法向承载能力, 但是切向抗磨损能力差, 样品的平均弹性模量为23.64 GPa± 5 GPa, 其硬度为2.7–4 GPa, 两者均略低于压电陶瓷Pb(Zr, Ti)O3材料的体态值.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2012CB619401)、国家自然科学基金(批准号: 51002029, 11134004)、教育部博士点科研专项基金(批准号: 20100092120039) 和晶体材料国家重点实验室开放课题(批准号: KF1107)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-12
  • 修回日期:  2012-11-05
  • 刊出日期:  2013-03-20

0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电薄膜的摩擦、磨损性能

  • 1. 东南大学, 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室, 南京 211189;
  • 2. 东南大学材料科学与工程学院, 江苏省土木工程材料重点实验室, 南京 211189;
  • 3. 山东大学, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100;
  • 4. 南京理工大学材料科学与工程学院, 南京 210094;
  • 5. 南京大学材料科学与工程系, 固体微结构物理国家重点实验室, 南京 210093
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2012CB619401)、国家自然科学基金(批准号: 51002029, 11134004)、教育部博士点科研专项基金(批准号: 20100092120039) 和晶体材料国家重点实验室开放课题(批准号: KF1107)资助的课题.

摘要: 具有准同型相界组分的0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-0.5BCT)陶瓷, 表现出优异的铁电、压电性能, 作为一种具有潜在应用前景的无铅压电材料得到广泛关注. 本文采用溶胶-凝胶方法在Si(100)基底上制备了BZT-0.5BCT压电薄膜. 使用原子力显微镜和扫描电子显微镜测量得到样品的形貌图, 形貌图表明该方法制备的无铅压电薄膜表面光滑, 晶粒大小均匀、呈半球形, 直径为80–100 nm, 厚度为1.7 μm, 膜的内部有气孔.摩擦力实验表明, 压电薄膜样品与硅针尖之间存在静电力的作用, 导致其摩擦力远大于硅针尖与SiO2之间的摩擦力, 但是两者的摩擦系数基本相同.划痕实验表明, BZT-0.5BC薄膜具有很强的法向承载能力, 但是切向抗磨损能力差, 样品的平均弹性模量为23.64 GPa± 5 GPa, 其硬度为2.7–4 GPa, 两者均略低于压电陶瓷Pb(Zr, Ti)O3材料的体态值.

English Abstract

参考文献 (17)

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