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24.04.2015 | Ausgabe 12/2015

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 12/2015

Development of hard high-temperature piezoelectric ceramics for actuator applications

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 12/2015
Autoren:
Xiaolian Liu, Guodong Wang, Meiya Li, Jianguo Chen, Shuxiang Dong, Zhongqiang Hu

Abstract

Piezoelectric 0.365BiScO3–0.635PbTiO3 (BSPT) ceramics are promising for high temperature actuator applications due to their high Curie temperature and high piezoelectric coefficient. However, relatively low mechanical quality factor (Qm ≈ 25) and high dielectric loss (tan δ ≈ 0.04) would lead to self-heating and property degradation if BSPT ceramics are used in piezoelectric actuators that work at resonant frequency. In this work, Mn-doped BSPT ceramics were prepared by conventional solid state reaction to modify the electrical properties. Excellent hard piezoelectric properties of d33  ≈ 200 pC/N, Qm  ≈ 210, and tan δ ≈ 0.015 were measured in the BSPT ceramics doped with 1.2 wt% of Mn. Further, Mn-doped BSPT ceramics showed a depoling temperature of 360 °C, about 100 °C higher than that of commercialized hard PZT ceramics. These results indicate that piezoelectric actuators fabricated with Mn-doped BSPT ceramics would exhibit enhanced thermal stability and higher energy efficiency in a wide temperature range.

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