压电换能器用钛酸铋钠基陶瓷大压电各向异性的结构本质和织构化制备新方法及机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61561015
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    36.0万
  • 负责人：
    曾卫东
  • 依托单位：
    桂林电子科技大学
  • 学科分类：
    F0123.敏感电子学与传感器
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Based on the urgent demand of large piezoelectric anisotropy of transducers such as non-destructive tests, ultrasound diagnosis and hydrophone, et al. and inherent large piezoelectric anisotropy of Bi1/2Na1/2TiO3(BNT) ceramics, two core issues of piezoelectric anisotropy of kt/kp and piezoelectric anisotropy induced by grain orientation growth will be conducted in this project. The correlation between compositions, structure(domain), process and piezoelectric anisotropy will be investigated. The intrinsic and extrinsic piezoelectric anisotropy will be studied and the micromechanism of piezoelectric anisotropy will be obtained. The correlation between microstructure regulation and macroscopical piezoelectric anisotropy will be explored, and the regulation mechanism and tailor rules of large piezoelectric anisotropy will be obtained. The grain orientation growth and piezoelectric anisotropy induced by high cold press technical will be investigated. The mechanism of thermodynamics and kinetics of grain orientation growth will be explored and the micromechanism of grain orientation growth induced by high cold press technical will be revealed. The new preparation method and theory of textured BNT-based piezoelectric ceramics will be developed and perfected. The development of this project is expected to have major breakthroughs in preparation technical and theory for textured lead-free piezoelectric ceramics. The development of this project is expected to significantly improve the piezoelectric properties and anisotropy of BNT-based ceramics simultaneously, solve the materials demand of piezoelectric device for large anisotropy, low cost, green environmental protection. The results will open up a new way for the application of lead-free piezoelectric ceramics and have very important research value and scientific meaning.
针对无损检测、医疗超声诊断及水听器等压电换能器对大压电各向异性陶瓷的需求及Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基陶瓷固有的大压电各向异性，本项目围绕“压电各向异性结构本质”和“晶粒取向生长诱发的压电各向异性”两个核心内容开展研究。研究BNT陶瓷的组成/工艺/结构(电畴结构)/各向异性之间的关联，分析本征与非本征压电性能的各向异性效应，阐明压电各向异性的结构本质；探索微观结构调控与宏观各向异性的关系，获得压电各向异性的调控机理与裁剪规则。开展高冷压成型技术诱导晶粒取向生长与各向异性的研究，探讨晶粒取向生长的热力学和动力学机理，揭示高冷压成型诱导晶粒取向生长的微观机理，发展并完善制备取向生长BNT基陶瓷材料的新方法与理论。本研究有望在无铅压电陶瓷制备技术和理论上有重要突破，并同时大幅度提高BNT基陶瓷的压电性能及各向异性，为无铅压电陶瓷的应用开辟一条新的途径，有重要的研究价值和科学意义。

结项摘要

压电换能器材料要求尽可能高的厚度机电耦合系数kt与压电各向异性kt/kp，使换能器与媒介之间充分耦合而无寄生模式干扰，能量更集中于厚度模式，灵敏度与分辨高，器件更加小型化。针对压电陶瓷变压器等对大各向异性压电陶瓷的需求和BNT基陶瓷压电各向异性的国内外发展趋势，本项目主要研究了BNT陶瓷的组成/工艺/结构(电畴结构)/各向异性之间的关联，分析了本征与非本征压电各向异性，探索了压电性能大各向异性的微观机制；通过掺杂改性与制备工艺，获得了微观结构调控与宏观各向异性的关系，探明了大压电各向异性的裁剪规则；通过高冷压成型技术，研究了陶瓷组成、坯体尺寸、成型工艺以及烧结工艺等参数对物相、晶粒取向、微观结构和压电各向异性的影响，探讨高冷压成型诱导晶粒定向生长与压电各向异性的微观机理，发展并完善了制备取向生长的BNT基陶瓷的新方法与新理论，为压电陶瓷的织构化提供新的理论与方法。通过研究，大幅度提高了BNT 基无铅压电陶瓷的性能与压电各向异性，解决了压电换能器对大压电各向异性、低成本、绿色环保压电材料的需求，为无铅压电陶瓷的应用开辟了一条新的途径，有极为重要的研究价值和科学意义。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（8）
Effect of domains configuration on crystal structure in ferroelectric ceramics as revealed by XRD and dielectric spectrum
XRD 和介电谱揭示了磁畴结构对铁电陶瓷晶体结构的影响
  • DOI：
    10.1007/s12034-017-1467-0
  • 发表时间：
    2017-09
  • 期刊：
    Bulletin of Materials Science
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Xu Jiwen;Zeng Weidong;Li Qingning;Yang Ling;Zhou Changrong
  • 通讯作者：
    Zhou Changrong
Dual relaxation behaviors and large electrostrictive properties of Bi0.5Na0.5TiO3-Sr0.85Bi0.1TiO3 ceramics
Bi0.5Na0.5TiO3-Sr0.85Bi0.1TiO3陶瓷的双弛豫行为和大电致伸缩性能
  • DOI：
    10.1007/s10853-018-2186-7
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Materials Science
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Jun Wang;Changrong Zhou;Qingning Li;Weidong Zeng;Jiwen Xu;Guohua Chen;Changlai Yuan;Guanghui Rao
  • 通讯作者：
    Guanghui Rao
High piezoelectricity associated with crossover from nonergodicity to ergodicity in modified Bi0.5Na0.5TiO3 relaxor ferroelectrics
改性 Bi0.5Na0.5TiO3 弛豫铁电体中与非遍历性到遍历性交叉相关的高压
  • DOI：
    10.1007/s10832-016-0036-z
  • 发表时间：
    2016-04
  • 期刊：
    Journal of Electroceramics
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Ling Yang;Jiwen Xu;Qinning Li;Weidong Zeng;Changrong Zhou;Changlai Yuan;Guohua Chen;Guanghui Rao
  • 通讯作者：
    Guanghui Rao
Ergodic Relaxor State with High Energy Storage Performance Induced by Doping Sr0.85Bi0.1TiO3 in Bi0.5Na0.5TiO3 Ceramics
Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷中掺杂Sr0.85Bi0.1TiO3诱导的具有高储能性能的遍历弛豫态
  • DOI：
    10.1007/s11664-016-4731-y
  • 发表时间：
    2016-10-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Li, Qing-Ning;Zhou, Chong-Rong;Rao, Guang-Hui
  • 通讯作者：
    Rao, Guang-Hui
Enhanced piezoelectricity and high-temperature sensitivity of Zn-modified BF-BT ceramics by in situ and ex situ measuring
原位和异位测量增强Zn改性BF-BT陶瓷的压电性和高温敏感性
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2016.12.006
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Tong Kai;Zhou Changrong;Wang Jun;Li Qingning;Yang Ling;Xu Jiwen;Zeng Weidong;Chen Guohua;Yuan Changlai;Rao Guanghui
  • 通讯作者：
    Rao Guanghui

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其他文献

精原干细胞移植在家畜生产中的应
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国畜牧杂志,2004,40(9):35-37
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许迎科;张才乔*;曾卫东;周彩
  • 通讯作者：
    周彩
Ti40合金热压缩变形过程的开裂行为研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱艳春;曾卫东;彭雯雯;张赋升
  • 通讯作者：
    张赋升
雄激素对培养的鸡胚卵巢生殖细胞
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国兽医学报，2006，26(1):101-103
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘红云;曾卫东;张才乔*.
  • 通讯作者：
    张才乔*.
鸡胚原始生殖细胞的分离、培养及
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    农业生物技术学报，2006，14:174-177
  • 影响因子：
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  • 作者：
    唐新燕;曾卫东;米玉玲;刘红云
  • 通讯作者：
    刘红云
TGF-beta 1 sustains germ cell cyst reservoir via restraining follicle formation in the chicken
TGF-β1 通过抑制鸡卵泡形成来维持生殖细胞囊肿库
  • DOI：
    10.1002/cbin.11283
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Cell Biology International
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    周烁;赵丹;刘淑奇;曾卫东;张才乔
  • 通讯作者：
    张才乔

其他文献

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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

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          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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