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铌酸钠钾基压电陶瓷及碳纳米管-铌酸钠钾复合材料的制备和研究

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摘要

无铅压电陶瓷是近些年的研究热点。传统含铅压电材料会对环境和人类产生危害，开发无毒的无铅压电陶瓷是社会发展的需要。铌酸钠钾(KNN)基压电陶瓷因其优越的压电性能，受到研究者的广泛关注，我们重点制备和研究了铁酸铋掺杂的铌酸钠钾基压电陶瓷。碳纳米管的发现为材料研究注入了新的活力，然而制备高品质的碳纳米管一直以来都是困扰学者或工业需求的难题，限制了碳纳米管的深入研究，我们对碳纳米管的制备做了一些探索性的工作。对于压电陶瓷的研究通常集中在元素或组元掺杂改性，本文首次采用碳纳米管作为添加物，制备了碳纳米管铌酸钠钾复合材料。本文内容分成以下几个部分：
　　 第一部分工作是铁酸铋掺杂的铌酸钠钾基压电陶瓷的制备和研究：首先采用溶胶凝胶法制备了纳米铁酸铋，将其作为组元掺杂铌酸钠钾基压电陶瓷。通过分析研究样品的压电介电性能，发现少量的纳米铁酸铋(0.5mo1％)有利于提高铌酸钠钾基压电陶瓷的压电和介电性能，并降低介电损耗。还研究了铁酸铋掺杂引起的铌酸钠钾基压电陶瓷的相变行为。该项研究为制备高性能铌酸钠钾基压电陶瓷的研究工作提供了有利的指导。
　　 第二部分工作是单壁碳纳米管的制备和表征：我们首次采用Mo-Fe双金属催化剂，用电弧法制备了一组单壁碳纳米管样品，对其作了较为详细的表征（电子扫描电镜-SEM、透射电镜-TEM、拉曼光谱-Raman），并结合之前已经报道的理论计算，分析了双金属催化剂的催化机理。
　　 第三部分工作是碳纳米管-铌酸钠钾复合材料的制备和研究：添加少量碳纳米管(0.02wt‰)后，铌酸钠钾压电陶瓷的压电性能有一定程度的提高。但是过多的添加量，会导致压电性能的明显降低，并且该系列复合物的介电性能相比铌酸钠钾陶瓷母体呈现出降低的趋势。
　　 在本文的最后，我们对上述研究进行了总结，并对将来的研究工作提出了几点建议，希望此项研究能够得到更加深入的研究。

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