结晶高聚物PVDF的长时间极化弛豫效应

研究了室温附近的PVDF样品的极化弛豫规律。发现极化弛豫效应由电极注入的空间电荷产生,并遵从与铁电陶瓷相似的自由弛豫规律。随刺激条件不同而有多种弛豫机构。根据结晶高聚物与铁电陶瓷空间电荷分布的类似性,上述现象可以得到解释。     

缺陷钉扎导致的铁电陶瓷介电弛豫

把电荷密度波理论引入到铁电陶瓷的介电温谱研究中。指出陶瓷中缺陷的钉扎效应导致介电响应的弛豫。高温时,集体钉扎主导陶瓷的极化行为;低温时,局域亚稳态的弛豫对极化起决定作用。两者的竞争导致介电峰值的出现。理论计算与试验结果定性吻合。     

铁电陶瓷中的驻极体效应

比较了铁电体和驻极体同异之处.存在于驻极体中的同极性和异极性电荷亦常出现于经过人工极化的铁电陶瓷中.这些电荷所引起的反常热电现象可用弛豫过程解释.在实验基础上提出了热电弛豫的唯象理论.     

铁电陶瓷的电致疲劳实验研究

本文关注铁电材料的电致疲劳，通过铁电陶瓷的疲劳裂纹扩展实验这一问题进行了研究，给出了实验结果，提出解释实验现象的理论。     

孔洞结构聚合物驻极体的储电性和压电性

电极化的孔洞结构聚合物薄膜同时具有铁电材料(极化弛豫以及与极化相耦合的其它物理量的弛豫)和驻极体(存在过剩电荷)的特点,被命名为铁电驻极体(ferroelectret),是一类新型的机电传感器材料.这种材料的压电活性源于沉积在内部孔洞上下两壁极性相反的空间电荷和材料的孔洞结构.它除具有与压电陶瓷相当,甚至更高的压电d33系数(准静态d33高达1400pC/N,比铁电聚合物PVDF及其共聚物P(VDF/TrFE)的d33高出近二个量级)以外,还拥有聚合物的柔顺性、可大面积成膜、低成本、低电容率以及与空气和水相匹配的低声阻抗等突出特性.可以说,这种新型压电材料组合了压电陶瓷和铁电聚合物的各自优势,必将在通讯、保安、控制、医疗及军事等领域有广阔的应用前景.作者综述电极化孔洞结构聚合物薄膜的制备方法,电极化工艺,压电性,理论模型,应用前景,发展现状及其展望.     

弥散铁电陶瓷的峰值介电常数对频率的依赖关系研究

采用传统固相合成法制备了锆掺杂的钛酸钡陶瓷Ba(Zr0.15Ti0.85)O3(BZT),并对其介电性能进行了研究.发现1 280℃烧结的BZT陶瓷的介电性能呈现明显的弥散性相变和弛豫特点.用Smolenski成分起伏理论结合德拜弛豫理论计算了BZT的介电常数峰值εrm与频率的关系,与实验结果吻合较好.     

铌锌酸铅基铁电陶瓷的介电弛豫与相结构

通过对Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３在系列铁电陶瓷在－１００￣２００℃范围内介电温度响应的详细测试，发现其中存在自发和场致弛豫型铁电体的转化。结合这一系列材料的Ｘ射线衍相结构的分析，给出其组成，结构与性能的三元相图，并探讨了铁电陶瓷中宏畴－微畴转变与三方－四方相转变的关系。     

锆钛酸钡陶瓷的制备与介电性能研究

采用传统电子陶瓷工艺,制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(BZT,x=0.20,0.25,0.30)铁电陶瓷,研究了不同Zr含量对陶瓷微观结构、介电性能和介电可调度的影响.结果表明,不同频率下陶瓷样品的介电温谱显示Ba(ZrxTi1-x)O3材料具有弥散相变的特征,当x=0.3时,已成为典型的弛豫型铁电体;温度为193～323 K时,材料的介电可调度测量表明所有样品介电可调度均在10%以上,且在铁电态和居里温区附近介电可调度明显高于顺电态.从铁电畴、极性纳米微区的角度出发对实验结果进行了解释.发现室温(300 K)时样品x=0.25的介电可调度可达49.5%,优化因子为49.11(1.5 kV/mm,10 kHz).     

等静压和温度作用下Pb(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷的介电性能研究

对反铁电-铁电相界附近的Nb掺杂Pb(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷，采用2GPa等静压装置测试了其在不同等静压力下的介电温度性能，分析了各种介电异常，发现了精细的相变特性，指出随着温度升高，在较低的等静压范围内发生反铁电-铁电-顺电相变，而在较高的等静压范围内发生反铁电-顺电相变，其中，铁电相分为微弱频率弥散的弛豫型铁电相和正常铁电相两个不同的介电性能区域，最后，得到了该组分材料的温度-等静压相图。     

磁性弛豫铁电体CdCr2S4的磁熵特性研究

磁性弛豫铁电材料是指在一定温度范围内同时具有弛豫铁电性和铁磁(反铁磁)序的材料,弛豫铁电性和磁有序的共存使其存在内禀的磁电效应.实验上已经测出在外加磁场情况下磁性弛豫铁电材料CdCr2S4具有巨大的磁熵效应,但是理论上还没有具体解释这一现象.本文分别运用球形无规键-无规场模型(SRBRF模型)和海森堡模型(Heisenberg模型)来描述铁电子系统和磁子系统,并且考虑了两个子系统之间的耦合相互作用,研究了外加磁场及温度的大小对磁性弛豫铁电材料CdCr2S4的磁熵变化及绝热温度差的改变.研究表明,磁熵变化及绝热温度差都在磁相变温度附近具有最大值,我们的理论研究结果很好地解释了实验现象.     

打磨引起的残余应力对BaTiO3陶瓷挠曲电响应的影响(英文)

铁电陶瓷中测量得到的大的挠曲电响应可以用来源于应力弛豫的自发极化表面层机理来解释。然而，产生极化表面层的应力来源尚未完全清楚。本工作系统地研究了表面应力对不同粒度砂纸打磨的BaTiO₃陶瓷的微观结构、介电性能和挠曲电响应的影响。与原始样品相比，打磨后的BaTiO₃陶瓷的挠曲电系数由～600μC/m降至200μC/m以下。但经过200℃热处理并且缓慢冷却后，所有样品的挠曲电系数都恢复到～500μC/m。结果表明，打磨在铁电陶瓷的表面层上引入了应力，在一定程度上影响了其挠曲电响应，但打磨引入的应力不是极化表面层形成的主要原因。     

铁电-反铁电相界附近的PSZT系列陶瓷的电致伸缩效应

本工作研究了PbTiO_3-PbZrO_3-PbSnO_3三元系(简称PSZT)陶瓷系列在铁电-反铁电相界附近16种成份的电致伸缩效应.测量了各种成份样品的横向电致伸缩系数Q_(12)和一些样品的流体静压电致伸缩系数Q_h 以及纵向电致伸缩系数Q_(11).实验结果表明,靠近相界的铁电相材料有较大的Q_(12)值且随Sn 的含量增加而增大,而靠近相界的反铁电相材料的Q_(12)则非常小.由本系列材料测出的最大的电致伸缩系数Q_(11)=2.16×10~(-2)m~4/C~2,Q_(12)=-0.58×10~(-2)m~4/C~2.在本实验的各成份中,并没有发现“弥散型”相转变的特征.     

反铁电陶瓷(Pb0.94La0.04)(Zr0.55-xSn0.45Tix)O3的电学性能研究

利用X射线衍射、电滞回线和弱场介电温度谱,研究了(Pb0.94La<0.04)(Zr0.55-xSn0.45Tix)O3(PLZST,0.14≤x≤0.20)陶瓷的相结构和宏观电学性能.结果表明,随着x含量的增加,材料逐渐由反铁电四方相(antiferroelectric tetragonal,AFET)转变为铁电三方相(ferroelectric rhombohedral,FER)和反铁电四方相共存.介电温谱显示,试样的介电常数(ε)在从AFET到顺电(paraelectric,PE)相变中均呈现弥散相变的特征,且随z含量的增加,ε和tanδ值的频率色散现象逐渐增强,这表明所研究的材料由正常反铁电体逐渐向弛豫型反铁电体过渡.最后从多元复杂化合物存在纳米限度组份非均匀的观点出发对其给予了解释.     

B位复合离子取代对Na1/2Bi1/2TiO3无铅压电陶瓷介电特性的影响

采用传统陶瓷制备方法,制备无铅新压电陶瓷材料(1-x)Na1/2Bi1/2TiO3-xNa1/2Bi1/2(Sb1/2Nb1/2)O3.利用X射线衍射,精密阻抗分析仪研究Na1/2Bi1/2TiO3陶瓷B位复合离子(Sb1/2Nb1/2)4+取代对晶体结构、弥散相变与介电弛豫行为的影响,并根据宏畴-微畴转变理论探讨该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.研究结果表明,在所研究的组成范围内,陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.该体系陶瓷具有2个介电反常峰tf和tm,表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为,掺杂量低的陶瓷仅在低温介电反常峰tf附近表现出明显的频率依赖性,而掺杂量高的陶瓷材料在室温和tf之间都表现出明显的频率依赖性.     

考虑电畴结构以后对Heywang-Jonker模型的修正

本文从体内载流子对自发极化屏蔽的机制出发,分析了过去在解释PTCR效应的理论中所忽略了的90°电畴结构,以及电畴结构随温度变化时对铁电补偿程度的影响,用稍微修正了的Heywang-Jonker模型,对施主掺杂钛酸钡半导体陶瓷中的PTCR效应作出进一步的解释。     

锆钛酸铅陶瓷的烧结性能

测定了Zr 浓度为x= 0-85 ～0-97 的锆钛酸铅陶瓷(PZT) 的径向线收缩率和致密度. 同时, 利用球模型推导的扩散机制的烧结方程获得该Zr 浓度范围内PZT 陶瓷的烧结活化能. 研究发现, 在PZT陶瓷的铁电一反铁电相边界所对应的Zr 浓度范围, PZT 陶瓷的烧结活化能和致密度存在突变.     

磁电耦合对于铁电磁系统的磁性关联的影响

铁电磁系统具有在低温下铁电有序和(反)铁磁有序自发共存的特征,存在内禀的磁电耦合效应.利用了铁电软模理论和基于海森堡模型的平均场近似理论,分别研究了磁电耦合对铁电、铁磁有序共存系统和铁电、反铁磁有序共存系统的磁性质的影响.结果发现在一定的外磁场条件下,无论是铁电、铁磁有序共存的系统还是铁电、反铁磁有序共存的系统,磁电耦合都相当于一个虚拟的外磁场,且系统的铁磁性关联会随着耦合常数的增加而增加.     

铁电陶瓷PMN—PT在室温附近的退极化致冷效应

本推导了有序熵变化量及温度变化量与外加电场大小，操作温度和材料居里常数之间的关系，在室温附近，对铁电陶瓷ＰＭＮ－ＰＴ的致冷效应进行了测量验证，与理论推导的结论定性吻合，在１６ｋＶ／ｃｍ电场下再退极化，可产生２Ｋ的温度变化，本并对此效应作了初步的解释。     

(1-x)Pb(Sc_(0.5)Ta_(0.5))O_3-xPbTiO_3弛豫铁电陶瓷介电和压电性能的研究

采用氧化物混合烧结法,在烧结温度为1250℃的条件下,制备了(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷,并对其压电性能和介电性能进行了研究.发现在x=0.45时,(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷体系具有较好的压电性能和介电性能,实验结果表明该体系的准同型相界应该在x=0.45附近.     

(1-x)BiScO_3-xPbTiO_3铁电陶瓷的制备与微结构性能研究

用氧化物合成法制备了0.36BiScO3-0.64PbTi O3(BSPT)铁电陶瓷.采用XRD和SEM等分析技术,研究了BSPT陶瓷的结构特点和微观形貌,测试了BSPT陶瓷的介电、压电性能.实验结果表明,利用氧化物合成法可以合成钙钛矿结构的BSPT陶瓷,其钙钛矿相含量最高可达92%以上.SEM分析表明,在1150～1180℃温度范围内烧结得到的BSPT陶瓷晶粒饱满、晶界清晰.BSPT陶瓷随烧结温度的升高,机械品质因数Qm明显增大.