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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2020

02.12.2019

Tailoring electromechanical performance in BiScO3-modified Bi0.5Na0.5TiO3-based lead-free piezoceramics

verfasst von: Leijie Wang, Wangfeng Bai, Xinyu Zhao, Yuqin Ding, Fei Wen, Lili Li, Wei Wu, Peng Zheng, Jiwei Zhai

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2020

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Abstract

The strain response of lead-free ternary solid solution (1 − x) (0.94 Bi0.5Na0.5TiO3–0.06BaTiO3)–xBiScO3 (BNT–BT–BS) have been tailored by controlling the phase transition temperature. The effects of BiScO3 on the phase structure, dielectric, ferroelectric, piezoelectric properties, and electric field-induced strain are systematically investigated. A schematic phase diagram has also been established to clarify the relationship between strain behavior and structure evolution. The field-induced strain increases progressively, and a large strain of 0.35% with Smax/Emax = 471 pm/V is achieved at the critical composition x = 0.03, owing to the shift of the ferroelectric-to-relaxor transition temperature TF–R to ambient temperature. Intriguingly, the established correlation between strain response and TF–R demonstrates that the optimization of strain behavior of BNT-based ceramics can be realized though the regulation of TF–R to room temperature. Furthermore, a high and thermally stable electrostrictive coefficient Q33 of 0.018 m4/C2 can also be attained at the composition x = 0.06. In this study, it is believed that the modulation of phase transition temperature is feasible to achieve the large strain response in BNT-based ceramics.

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Metadaten
Titel
Tailoring electromechanical performance in BiScO3-modified Bi0.5Na0.5TiO3-based lead-free piezoceramics
verfasst von
Leijie Wang
Wangfeng Bai
Xinyu Zhao
Yuqin Ding
Fei Wen
Lili Li
Wei Wu
Peng Zheng
Jiwei Zhai
Publikationsdatum
02.12.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-02664-4

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