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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 10/2019

12.04.2019

Enhancement of the electrical-field-induced strain in sodium bismuth titanate-based lead-free ceramics by co-doping with Mn and Nb

verfasst von: Yuxia Kong, Weijian Wang, Liye Chen, Zhenwei Huang, Jigong Hao

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 10/2019

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Abstract

Lead-free (Bi0.5Na0.5)0.935Ba0.065Ti1−x(Mn0.5Nb0.5)xO3 piezoelectric ceramics with excellent strain properties were prepared by conventional solid state reaction route. The effects of Mn/Nb on the structure and electrical properties of the ceramics have been investigated. The replacement of Ti by Mn/Nb induced a ferroelectric–ergodic relaxor phase transition with the degradations of the long-term ferroelectric properties. Near the ferroelectric–ergodic phase boundary, the electric-field-induced strain was significantly enhanced and reached the highest strain value of 0.37% (80 kV/cm, corresponds to a Smax/Emax = 463 pm/V) at 0.005 Mn/Nb addition. Temperature dependent measurements of polarization, permittivity, large signal piezoelectric constant and strain indicate that a reversible field-induced phase transformation from ergodic relaxor phase to ferroelectric is the main reason for the large strain response. Moreover, due to the reversible field-induced phase transition, the material with high-strain showed good fatigue resistance (up to 105 cycles), which can be considered as one of promising candidate used in actuator applications.

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Metadaten
Titel
Enhancement of the electrical-field-induced strain in sodium bismuth titanate-based lead-free ceramics by co-doping with Mn and Nb
verfasst von
Yuxia Kong
Weijian Wang
Liye Chen
Zhenwei Huang
Jigong Hao
Publikationsdatum
12.04.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 10/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01305-0

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