铌酸钾钠,化学式为K0.5Na0.5NbO3,简称KNN,是一种ABO3型钙钛矿结构的无铅压电陶瓷。压电陶瓷的功能是实现机械能与电能相互转换,可用来制造传感器、谐振器、滤波器、换能器等多种电子元器件,应用范围极为广泛。铌酸钾钠陶瓷是无铅化、环保化的新型无铅压电材料。
铌酸钾钠陶瓷是以碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、五氧化二铌(Nb2O5)为主要原料,采用热压烧结工艺制造而成。铌酸钾钠陶瓷烧结温度范围窄,传统烧结技术难以生产质地致密的产品,可以通过优化烧结工艺来提高致密度,改善压电性能,并提高产品良率。
铌酸钾钠陶瓷具有质地致密、细晶结构均匀、机械品质因数小、居里温度高、压电常数高、频率常数高、介电常数低等特点。
目前我国以及全球市场中的压电陶瓷产品主要是锆钛酸铅(PZT)陶瓷,锆钛酸铅陶瓷中含有元素铅(Pb),在高温条件下会挥发,其生产、使用、回收均有可能对人体健康、生态环境造成危害。根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国铌酸钾钠(KNN)陶瓷行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,铌酸钾钠陶瓷不含元素铅,环境友好特征明显,并且压电性能优良,是最受关注的无铅压电陶瓷产品之一,最有可能替代锆钛酸铅陶瓷。
预计到2025年,全球压电陶瓷市场规模将达到668.7亿元。铌酸钾钠陶瓷可以应用在高频延迟线、多层压电陶瓷致动器、压电陶瓷换能器、医用超声波探头等制造领域。为进一步拓宽应用范围,铌酸钾钠陶瓷的机械品质因数需要提高,以降低能量损耗。但随着机械品质因数增大,铌酸钾钠陶瓷的压电常数快速下降。
铌酸钾钠陶瓷可以通过掺杂其他元素的方式来调节或提高压电性能,例如掺杂锂(Li)、锑(Sb)、钽(Ta)、氧化铋(Bi2O3)等,但掺杂元素种类及含量的增多会使其烧结温度提高、居里温度降低。
新思界行业分析人士表示,总的来看,铌酸钾钠陶瓷压电性能优良,但在部分应用领域综合性能无法与锆钛酸铅陶瓷相媲美,压电性能与温度稳定性难以两全,这严重影响了铌酸钾钠陶瓷应用规模进一步扩大,使得行业发展受到限制。现阶段,铌酸钾钠陶瓷相关技术研究仍在不断深入,我国相关研究高校与科研机构主要有清华大学、北京科技大学、四川大学、中国科学院上海硅酸盐研究所等。
2023-2028年中国铌酸钾钠(KNN)陶瓷行业市场深度调研及发展前景预测报告