铌酸盐铋层状高温压电陶瓷的电-光性能调控及其机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51762024
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Multifunctional ceramic materials, which possess high Curie temperature, good piezoelectric properties as well as better luminescence performances, have extensive application prospects in industrial fields. Niobate bismuth layer structure piezoelectric ceramics (MBi2Nb2O9, M=Sr, Ca, Ba, Na0.5Bi0.5, K0.5Bi0.5, etc.)have attracted great attentions due to its high Curie temperature, excellent thermal stability, and good luminescence performances after rear earth doping. In this project, the layered piezoelectric materials Re2Ti2O7 (Re=La, Nd, Pr, etc.) with super high Curie temperature will be employed to regulate and control the structure and properties of MBi2Nb2O9 ceramics. Transition elements (Co、Mn、Cr, etc.) doping and atmosphere sintering will also be adopted to further optimize the piezoelectricity of MBi2Nb2O9. The mechanism and effect of Re2Ti2O7 doping on the lattice distortion, domains and lattice defects of MBi2Nb2O9 will be investigated systemically. The luminescence of MBi2Nb2O9–Re2Ti2O7 ceramics will be studied. Based on these results, the relationship of composition-structure-properties of MBi2Nb2O9–Re2Ti2O7 system will be clarified. These research results have important implications for the investigation of theories and industrial applications of bismuth layer-structured piezoelectric ceramics.
具有高居里温度、高压电性能和光致发光性能的多功能陶瓷材料在工业领域里具有广泛的应用前景,铌酸盐铋层状结构压电陶瓷MBi2Nb2O9(M=Ca,Ba,Na0.5Bi0.5等)因具有居里温度高、热稳定好、稀土掺杂可获得较好的发光性能等优点而备受关注。本项目拟以MBi2Nb2O9为对象,采用具有超高居里温度的Re2Ti2O7 (Re=La,Nd,Pr等)层状结构压电材料对MBi2Nb2O9陶瓷进行结构和性能调控,并利用过渡族金属元素Co、Mn、Cr等掺杂和气氛烧结工艺进一步提高其压电性能;研究Re2Ti2O7对MBi2Nb2O9陶瓷的晶格畸变、电畴、缺陷影响规律及机理,在此基础上,进一步研究MBi2Nb2O9–Re2Ti2O7体系材料的发光规律,阐明其组成-结构-性能之间的关系,研究结果对铋层状压电材料的基础理论研究和工业应用都具有重要的意义。

结项摘要

本项目主要以铌酸盐铋层状高温压电陶瓷材料为研究体系,对陶瓷材料的制备工艺、显微结构、电学性能以及发光性能进行了系统研究。采用传统固相反应法制备了Na0.5Bi2.5Nb2O9和CaBi2Nb2O9两种体系的陶瓷材料,通过离子掺杂方法对陶瓷材料的结构和性能进行调控,以寻求提高综合性能的最优组分。通过XRD、SEM、Raman光谱、XPS等多种表征技术研究材料的显微结构和组分价态。通过测量介电温谱、压电常数、电滞回线以及复阻抗谱,研究了介电、压电、铁电以及电导等综合电学性能。结合分析离子掺杂对晶体结构、缺陷形成、电学性能的影响,探明了组分-结构-性能的关系。结果表明,适量离子掺杂能够使陶瓷样品的铁电和压电性能显著提高,其中的微观机理是掺杂离子通过改变晶相结构和晶粒尺寸,并减少缺陷形成,从而提高极化强度,增强压电活性,并降低漏导损耗。同时,还研究了稀土离子掺杂陶瓷材料的上转换荧光发光特性,探索了发光性能的影响因素及其作用机制,为铌酸盐铋层状压电材料在荧光方面的应用提供理论基础。此外,本项目还对钽(铌同族元素)酸盐铋层状高温压电陶瓷进行了扩展研究。用传统固相法制备Na0.5Bi2.5Ta2O9铋层状压电陶瓷材料,系统研究了离子掺杂和烧结工艺改进对其显微结构以及电学性能的影响。通过组分调节和工艺优化大幅提升了材料的综合电学性能,并揭示了微观机制,为铌酸盐铋层状压电体系的研究提供了重要参考价值。本项目的成果将促进铌酸盐铋层状压电材料及其相关材料体系的进一步研究和应用,并且对基于高居里温度压电材料的光-电多功能材料的发展具有积极作用。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photoluminescence and electrical properties of Eu3+ doped CaBi8Ti7O27 intergrowth ceramics
Eu3掺杂CaBi8Ti7O27共生陶瓷的光致发光和电学性能
  • DOI:
    10.1007/s10854-018-8630-2
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Materials Science: Materials in Electronics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gang Fan;Xiangping Jiang;Chao Chen;Yunjing Chen;Keyi Du;Na Tu;Xingan Jiang;Xiang Xia
  • 通讯作者:
    Xiang Xia
晶粒尺寸对钛酸铋基无铅压电陶瓷的结构与性能影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    硅酸盐通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑来奇;江向平;陈超;聂鑫;黄枭坤;涂娜
  • 通讯作者:
    涂娜
Cu/W Co-doped CaBi2Nb2O9 piezoelectric ceramics on structural and electrical properties
Cu/W共掺杂CaBi2Nb2O9压电陶瓷的结构和电学性能
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2021.163078
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Wang Hepeng;Chen Chao;Jiang Xiangping;Huang Xiaokun;Nie Xin;Huang Liwei;Yu Xing
  • 通讯作者:
    Yu Xing
A位阳离子缺位对(NaBi)0.47Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷结构和性能的影响
  • DOI:
    10.14062/j.issn.0454-5648.20190648
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏春阳;江向平;陈超;刘俊明;夏翔;聂鑫;黄枭坤;庄俊生
  • 通讯作者:
    庄俊生
Orientation dependence of electric field induced phase transitions in lead-free (Na0.5Bi0.5)TiO3-based single crystals
无铅 (Na0.5Bi0.5)TiO3 基单晶中电场诱导相变的取向依赖性
  • DOI:
    10.1111/jace.16238
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen Chao;Wang Yaojin;Jiang Xiangping;Tu Na;Chen Yunjing;Zhou Shulan;Xia Xiang;Shen Zongyang;Luo Haosu
  • 通讯作者:
    Luo Haosu

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其他文献

水热粉体制备(K,Na)NbO3陶瓷的电学性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李小红
聚合物前驱体法制备铌酸钾钠纳米粉体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江向平;涂娜;李菊梅
  • 通讯作者:
    李菊梅
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    硅酸盐通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江向平;陈超;涂娜;李小红
  • 通讯作者:
    李小红
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李小红
(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3-x)SrTiO_3-0.3Mn陶瓷的性能研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江向平;李龙珠
  • 通讯作者:
    李龙珠

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缺陷调控Na0.5Bi0.5TiO3基陶瓷的电场致应变及其机理研究
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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