Abstract Via a traditional sintering process, (1-x) [0.85BaTiO3-0.15Bi(Mg2/3Nb1/3)O3] - x Na0.5Bi0.5TiO3 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1) (BT-BMN-NBT) ceramics were synthesized. The sintering temperature and density of the BT-BMN-NBT ceramics decreased with the increasing NBT content. All samples exhibited a pseudocubic phase and formed stable solid solutions with dense microstructures. The crystal structure of the BT-BMN-NBT ceramics gradually transformed from BT to NBT with increasing NBT content. The introduction of NBT with a high maximum polarization (Pmax) could not only enhance the relaxor ferroelectric (RFE) characteristics of the BT-based RFE, but also compensate for the reduction in Pmax of BT-based RFE that is due to the enhanced RFE characteristics. The temperature that corresponds to the maximum dielectric constant increases monotonously with the NBT content. Pmax of the BT-BMN-NBT ceramics increases significantly as the NBT content increases. The best energy storage (ES) performances (x = 0.3) of a releasable energy density (Wrec) of 2.91 J/cm3 and 85.55% efficiency were realized at 200 kV/cm. Compared with the unmodified BT-BMN ceramics (1.67 J/cm3), Wrec was improved by 1.48 times, which originated from the NBT modification induced increase in Pmax (39.5 μC/cm2) to 2.34 times the nominal BT-BMN value (16.9 μC/cm2). The results prove that the addition of NBT could improve the ES performances of BT-based relaxor ferroelectrics at low-field by increasing the polarization.

中文翻译：

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添加Na0.5Bi0.5TiO3的BaTiO3–Bi(Mg2/3Nb1/3)O3陶瓷的结构、介电和铁电性能的演变

摘要 通过传统的烧结工艺，(1-x) [0.85BaTiO3-0.15Bi(Mg2/3Nb1/3)O3] - x Na0.5Bi0.5TiO3 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 , 0.7, 0.8, 0.9, 1) (BT-BMN-NBT) 陶瓷被合成。BT-BMN-NBT陶瓷的烧结温度和密度随着NBT含量的增加而降低。所有样品均呈现假立方相并形成具有致密微观结构的稳定固溶体。随着NBT含量的增加，BT-BMN-NBT陶瓷的晶体结构逐渐从BT转变为NBT。引入具有高最大极化 (Pmax) 的 NBT 不仅可以增强基于 BT 的 RFE 的弛豫铁电 (RFE) 特性，而且还可以补偿由于增强的 RFE 而导致的基于 BT 的 RFE 的 Pmax 降低特征。对应于最大介电常数的温度随着 NBT 含量的增加而单调增加。随着 NBT 含量的增加，BT-BMN-NBT 陶瓷的 Pmax 显着增加。在 200 kV/cm 下实现了 2.91 J/cm3 的可释放能量密度 (Wrec) 和 85.55% 的效率的最佳储能 (ES) 性能 (x = 0.3)。与未改性的 BT-BMN 陶瓷 (1.67 J/cm3) 相比，Wrec 提高了 1.48 倍，这源于 NBT 改性引起的 Pmax (39.5 μC/cm2) 增加到标称 BT-BMN 值 (16.9 μC) 的 2.34 倍/cm2）。结果证明，NBT的加入可以通过增加极化来提高BT基弛豫铁电体在低场下的ES性能。随着 NBT 含量的增加，BT-BMN-NBT 陶瓷的 Pmax 显着增加。在 200 kV/cm 下实现了 2.91 J/cm3 的可释放能量密度 (Wrec) 和 85.55% 的效率的最佳储能 (ES) 性能 (x = 0.3)。与未改性的 BT-BMN 陶瓷 (1.67 J/cm3) 相比，Wrec 提高了 1.48 倍，这源于 NBT 改性引起的 Pmax (39.5 μC/cm2) 增加到标称 BT-BMN 值 (16.9 μC) 的 2.34 倍/cm2）。结果证明，NBT的加入可以通过增加极化来提高BT基弛豫铁电体在低场下的ES性能。随着 NBT 含量的增加，BT-BMN-NBT 陶瓷的 Pmax 显着增加。在 200 kV/cm 下实现了 2.91 J/cm3 的可释放能量密度 (Wrec) 和 85.55% 的效率的最佳储能 (ES) 性能 (x = 0.3)。与未改性的 BT-BMN 陶瓷 (1.67 J/cm3) 相比，Wrec 提高了 1.48 倍，这源于 NBT 改性引起的 Pmax (39.5 μC/cm2) 增加到标称 BT-BMN 值 (16.9 μC) 的 2.34 倍/cm2）。结果证明，NBT的加入可以通过增加极化来提高BT基弛豫铁电体在低场下的ES性能。Wrec 提高了 1.48 倍，这源于 NBT 改性导致 Pmax (39.5 μC/cm2) 增加到标称 BT-BMN 值 (16.9 μC/cm2) 的 2.34 倍。结果证明，NBT的加入可以通过增加极化来提高BT基弛豫铁电体在低场下的ES性能。Wrec 提高了 1.48 倍，这源于 NBT 改性导致 Pmax (39.5 μC/cm2) 增加到标称 BT-BMN 值 (16.9 μC/cm2) 的 2.34 倍。结果证明，NBT的加入可以通过增加极化来提高BT基弛豫铁电体在低场下的ES性能。