铌镁酸铅-钛酸铅（PMN-PT）晶体

简单描述

铌镁酸铅-钛酸铅（PMN-PT）晶体是一种弛豫型铁电固溶体单晶，具有钙钛矿结构（ABO3）。其化学通式为（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3，其中x代表钛酸铅（PbTiO3）在固溶体中的摩尔分数。这种晶体通常被看作铌镁酸铅[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]和钛酸铅的固溶体。

详细描述

铌镁酸铅-钛酸铅（PMN-PT）晶体是一种弛豫型铁电固溶体单晶，具有钙钛矿结构（ABO3）。其化学通式为（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3，其中x代表钛酸铅（PbTiO3）在固溶体中的摩尔分数。这种晶体通常被看作铌镁酸铅[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]和钛酸铅的固溶体。

PMN-PT晶体具有优异的压电性能、机电耦合系数、热释电性能以及非线性光学性能。其压电常数d33远高于传统的压电材料，机电耦合系数k33也可达到较高水平。此外，PMN-PT晶体还具有高介电常数和低损耗等特点。

优点

1. 高压电性能：PMN-PT晶体的压电常数d33远高于传统的PZT压电陶瓷，其压电性能比普通的压电材料要提高10倍左右。
2. 大机电耦合系数：其机电耦合系数k33可达到0.94以上，使得它在能量转换方面具有优异的表现。
3. 高介电常数：PMN-PT晶体具有极高的介电常数，这使得它在电容器等电子元件中具有潜在的应用价值。
4. 低损耗：介电损耗比PZT低1~3倍，有利于提高电子设备的效率。
5. 优异的非线性光学性能：这使得PMN-PT晶体在非线性光学器件领域具有广泛的应用前景。
6. 良好的热释电性能：PMN-PT晶体在温度变化时能够产生显著的电荷变化，这使得它在热释电探测器等领域具有潜在的应用价值。
7. 广泛的应用领域：PMN-PT晶体可以满足应用需要成为新一代高性能压电换能器、非线性光学器件和光电探测器件（如红外探测器）的核心材料。

应用领域

1. 超声换能器：PMN-PT晶体具有优异的压电性能，使其成为制造高性能超声换能器的理想材料。超声换能器广泛应用于医疗成像、无损检测等领域。
2. 传感器：由于PMN-PT晶体具有高灵敏度和良好的稳定性，它常被用作传感器中的核心元件，用于检测压力、温度等物理量的变化。
3. 压电马达：PMN-PT晶体的压电效应使得它可以用于制造压电马达，这种马达具有体积小、重量轻、响应速度快等优点，适用于需要精确控制的微型机械系统。
4. 非线性光学器件：PMN-PT晶体的非线性光学性能优异，可用于制造各种非线性光学器件，如光学开关、光调制器等。
5. 光电探测器件：PMN-PT晶体在光电探测领域也有广泛的应用，如红外探测器等，可用于检测微弱的光信号。

基本参数

名称		单位	(001)极化PMN-PT低介电(28%~30%PT)高介电(30%~33%PT)
机械性能	密度	(g/cc)	8.1	8.1
	泊松比		0.32	0.32
	弹性常数(S33E)	(10-12m2/N)	40	50
	弹性常数(S33D)	(10-12m2/N))	8.1	8.1
压电性能	d33	(PC/N)	1100~1600	1600~2200
	d31	(PC/N)	-600	-800
	K33	(*K33)	0.85~0.90	0.90~0.95
	居里温度	(°C)	>90	>80
电学性能	介电常数		3500~5000	4000~6000
	矫顽场	(Kv/cm)	3.0	2.5
	损耗	tanō(%)	<0.5	<0.9