高频下介电温度谱测量技术

本文提出了一种改进的测微电极,可用来准确地测量高频波段各种温度下介电材料的介电系数、介质损耗角正切和试片的平均厚度。电极系统采用四电极对称结构,可方便地在不同温度下使用排液法,温度变化不影响测量结果,本文还推荐了几种合适的标准液体和其介电系数温度谱的标定方法,从而为液体排代法推广到高频介电温度谱的测量提供了条件。本方法只需测量几次电极间距离的变化和两次谐振电压的比例,就可方便地获得精确的测量结果。其介电系数、介质损耗角正切和试片的平均厚度的测量精度分别可达±0.5%、±7.0%和几微米。     

微波辅助生物柴油生产的一体化计算

多物理场仿真动态计算对于优化微波化学加热反应体系的生产工艺,避免高功率微波带来的安全问题起到极其重要的作用.然而目前大多数微波加热化学反应的多物理场模型仅引入电磁和热传模块进行分析,且将电磁、热力学等物性参数视为常量而忽视了反应体系中各组分和温度变化对物性参数的影响,从而影响到模型的可靠性和准确性.本工作在以往模型的基础上,利用最近提出的简化且精度更高的介电系数表达式,通过引入化学反应工程和传质的计算来对电磁、热力学等物性参数随着反应体系浓度和温度的变化进行自适应实时更新,同时考虑了自然对流对传热和传质的影响.新模型避免了以往模型需要手动更新参数、介电系数表达公式复杂、热力学参数仅根据反应组分变化更新而无法获得更多化学反应模块信息、忽略液体自然对流对温度扩散的影响的弊端,实现了微波促进生物柴油生产的一体化计算.通过实验测量的温度分布验证了模型的合理性和准确性.     

基于GA和开槽同轴线的溶液复介电系数测量方法研究

介绍了一种新型开槽同轴线测量介质复介电系数的方法.通过测量一段横向开槽同轴线的散射参数的模值，采用遗传算法（GA）和有限元法相结合的方法反演介质的复介电系数.对已知复介电系数介质的测量结果表明，对于各种中高损耗介质复介电系数的介质，该方法测量的相对误差小于4％.     

铌酸锂钠晶体的介电与铁电性能

研究了Li_xNa_(1-x)NbO_3系统中x=0.09,0.12及0.16的三种组份晶体的介电与铁电性能。根据x光衍射及铁电测量,确定了在室温时晶体的点群。通过测量介电系数的温度依赖性和电滞回线,得出了此三种组份晶体的转变温度T_c,居里——外斯温度T_0,居里——外斯常数c,自发极化强度P_z,矯顽场E_c以及强场损耗正切tgδ_H。T_C和T_O之间的显著差别表示此种转变的一级相变特性。三种组份中,x=0.12的晶体具有最大的P_s,最小的E_c,可望发展成为性能优异的新铁电材料。介电系数的频率特性显示,介电系数虚部在较低频率时呈现极小值,这表明晶体中存在缺陷和空间电荷极化。     

基于动物组织预测儿童组织介电特性的数值模拟研究

目前已有的对儿童在电磁暴露环境下的安全评估大都采用成年人的介电数据,这给数值计算带来一定的误差。由于猪的组织介电特性与人的相似度较高,以幼年猪的组织测量数据为基础,建立幼年儿童组织介电谱的四阶Cole-Cole数学模型参数。选取A.Peyman等人在2006年对50 MHz~20 GHz频段内猪的组织进行的离体与活体测量数据,利用Cole-Cole方程的非线性数值计算,对数据进行曲线拟合,建立模型参数。对幼年猪的13种组织进行了曲线拟合,得到了对应的Cole-Cole模型的14个参数,并对比分析了文献中成年动物组织介电常数、电导率以及Cole-Cole方程参数。拟合参数模型可以对不同频率下儿童组织电参数进行预测分析。此外,儿童组织介电特性与成年人相比变化较大,在进行生物电磁暴露研究特别是对儿童与青少年的电磁暴露安全评估时使用成年数据进行代替会带来较大的误差。     

介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性

本文研究了硅橡胶介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性.考虑温度、掺杂和电致伸缩变形的耦合影响,建立介电弹性体复合材料的介电常数模型,从而构建系统的电场能,基于此耦合发展的Ogden模型研究复合材料的热力学性能和热机电稳定性性能.结果表明,当电致伸缩系数减小,或材料常数比减小,或温度增加,或唯象学参数增加,或电致伸缩系数比增加时,介电弹性体临界名义电场增加,从而热力学系统的稳定性增强.这些结论对于硅橡胶纳米复合材料的设计和制备及其应用器件研究有巨大帮助.     

模拟人体组织介电特性的介电材料研究

模拟人体组织相对介电常数和电导率的介电材料可用于分析1.5 T磁共振电特性断层成像技术的算法准确性和成像分辨率。为了得到各种人体组织模拟介电材料的具体组成,利用油、明胶、去离子水和氯化钠为主要成分制作了一组介电材料样本,其中油体积百分比范围为0%~80%,氯化钠浓度范围为0~1.40 g/100 m L。通过开端同轴线法测量这组介电材料样本在频率为64 MHz和温度为25℃时的介电特性,得到这组样本的电导率和相对介电常数变化范围分别为0.04~1.43S/m和12.6~83.4。利用非线性最小二乘拟合得到描述介电材料组成和其介电特性函数关系的经验公式。根据经验公式可以迅速得到各种人体组织模拟介电材料的组成。     

烧结参数对（Ba0.6Sr0．4）TiO3-MgO复合陶瓷的影响

采用传统的电子陶瓷工艺制备样品,研究烧结参数（温度和时间）对（Ba0.6Sr04）TiO3-MgO复合陶瓷烧结特性、微观结构及介电性能的影响．结果表明：样品的径向收缩率和表观密度在1550℃达到最大值;不同烧结时间的样品径向收缩率和表观密度在烧结3h达到最大值;达到1550℃时,样品的介电常数达到最大值,同时介电损损耗达到最小值,烧结3h时,样品的介电常数达到最大值,同时介电损损耗达到最小值;在烧结3h时样品的介电可调度最大．     

溶胶-凝胶方法制备PLT材料的研究

本文系统地研究了溶胶-凝胶方法制备PLT材料时,催化剂、溶液浓度和温度等对形成溶胶和凝胶的影响规律.利用国产原材料Ti(OC_4H_9)_4,La(NO_3).和Pb(AC)_2,采用溶胶-凝胶方法制备的PLT陶瓷材料,其室温介电系数ε_(25)℃达10~2数量级,介电系数峰值ε_m达10~4数量级.     

应用电磁参数变异仿真金属基底涂覆铁氧体层老化研究

基于频域矩量法(MOM)与解析法的Ansoft Designer软件,应用电磁参数变异模拟仿真计算、分析了金属基底烧结铁氧体隐身层因老化呈现出的高频电磁特性.设厚度为2 mm,直径为10 mm的理想导体蒙皮,表面涂层为1.6 mm厚的烧结铁氧体介质,其介电系数εr=20,电损耗为0.45,导磁率μr=1.2,磁损耗为10,裂纹缺陷为5 mm长、1 mm宽.采用平面波倾斜入射,计算与分析得出:在8~12 GHz频带内,因介质参数变异对隐身电磁性能影响较明显.     

强电场下部分极化反转对铁电复合物ε2的贡献

建立起适合厚片材料测试的非线性介电测试系统和相应的数据处理方法;测得了在不同场强和温度下ＰＺＴ／Ｐ［ＶＤＦ（７７）ＴｒＦＥ（２３）］０３ 型铁电复合物厚片的二阶非线性介电系数;根据Ｙａｍａｄａ 模型拟合（一阶） 介电系数的电场和温度依赖关系得到了退极化场系数Ｌｚ,并由此计算了在各电场和温度下作用于陶瓷粒子的局域场;结果说明在介电系数测试过程中,未预极化复合物试样的二阶非线性介电系数起源于分散相陶瓷粒子在局域场作用下发生的部分极化反转．     

波导测量中介电参量与试样厚度关系的规律性

利用波导测量系统,在稳频、稳幅及电路匹配的条件下,对介电参数进行测量。在短路、开路的情况下,得到了反映系数的振幅Γ与试样厚度d／λω的关系。通过误差分析,找出了准确测量介质材料时试样的厚度。     

助烧剂CuAlO2掺杂(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷的微观形貌及介电性能研究

目的以偏铝酸亚铜(CuAlO_2简称CA)为助烧剂对铌酸钾钠陶瓷(KNN)进行烧结特性改善并研究掺杂陶瓷的微观结构及介电性能。方法采用传统固相法制备了不同含量CA助烧剂作为第二组元的掺杂铌酸钾钠陶瓷。结果 XRD结果表明烧结温度为1 085℃时KNN-xCA陶瓷样品具有正交相钙钛矿结构;SEM结果表明CuAlO_2助烧剂抑制KNN陶瓷晶粒生长,掺杂系数x=0.01时,KNN-xCA陶瓷晶粒均匀。在20~500℃温度范围内,掺杂系数x=0.01时,KNN-xCA样品的介电损耗较小(≤5%),介电常数较大(≥1 000),介电温度变化率较小,介电性能最佳。结论不同含量的偏铝酸亚铜(CuAlO2)掺杂改善了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xCuAlO_2(KNN-xCA,x=0.005,0.010,0.015,0.020)陶瓷的烧结性能,微观形貌及介电性能。     

原油界面张力系数与温度关系的实验研究

原油界面张力系数是石油石化领域中重点考虑的参数,与油品种类、温度等因素有关.实验选择胜利原油和进口原油,改进现有实验装置,用吊环法测量了(27.5～82.2)℃时油气界面、油水界面的张力系数.实验发现,张力系数随温度升高而减小,两种原油、两种界面的张力系数大小随温度的变化规律有显著不同.     

MRI拉莫尔频率范围内人体不同部位大肠癌组织的介电特性

利用开端同轴线法,室温下(25℃)测量了人体不同部位大肠癌组织及对应正常组织在50~500 MHz范围内的介电特性;并依据Cole-Cole模型,利用最小二乘曲线拟合方法,提取癌症组织及对应正常组织的特征参数。统计结果显示在测量频率范围内,不同部位大肠组织的介电特性存在显著性差异(癌症组织电导率除外)。实验结果填补了在MRI拉莫尔频率范围内,大肠癌组织介电特性的研究空白;同时实验提供不同部位大肠癌组织及对应正常组织的Cole-Cole参数,可便于相关科研工作者得到任意频率下相应组织的介电特性。     

大功率微波作用下溶液复介电系数测量新方法

化学反应过程中的等效复介电系数测量是微波化学研究的重要内容.传统的复介电系数测量方法一般都需要测量反射系数的相位.而在大功率微波条件下，很难做到对反射系数相位的准确测量.为解决该问题，基于天线模型提出了一种新的测量方法.并对氯化钠水溶液和甲醇/乙醇混合溶液的复介电系数进行了测量.实验结果和相关文献中的公式计算值基本吻合.     

Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO/Mg2SiO4复相陶瓷的制备与介电可调性能

采用标准电子陶瓷工艺,制备了Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO/Mg2SiO4复相陶瓷(MgO和Mg2SiO4按相同重量加入),研究了MgO和Mg2SiO4含量对复相陶瓷微观结构、介电性能及介电可调性的影响.结果表明,随着MgO和Mg2SiO4含量的增加,陶瓷的晶粒尺寸略有增大,低频(100 kHz)介电常数、介电损耗、介电可调度和介电常数温度系数降低.随着偏置电场的增强,介电常数降低,介电损耗变化不大(均在10-3量级).当MgO和Mg2SiO4的百分含量均为30%时,获得了室温介电常数为101.6、介电损耗为0.0017及1.79 kV/mm偏置电场下介电可调度为12.19%、介电常数温度系数为0.009℃-1的介电性能.     

基于修正Cole-Cole模型的Nomex绝缘纸频域介电特性研究

矿用干式变压器Nomex绝缘在老化过程中其介电特性会发生改变,为定量描述其频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)随测量温度和老化的变化规律,本文采用修正Cole-Cole模型研究了Nomex绝缘纸的FDS特性,将该模型参量作为Nomex绝缘纸的FDS特征参量,用以反映其绝缘性能。在对不同测量温度和老化程度下Nomex绝缘纸介电特性进行测量后,提取了修正Cole-Cole模型参数,分析其变化规律后发现,随着测量温度的上升,复介电常数实部和虚部的频谱曲线向上和向高频方向偏移;随着老化时间的增加,Nomex复介电常数实部和虚部均有变大的趋势且在低频段下上升速度更快;随着测量温度升高,α和β弛豫过程中介质极化率增大,时间常数减小同时其直流电导率增大,随着老化时间的增加其介电特性出现相同的变化趋势。     

Li_(0.12)Na_(0.08)NbO_3单晶的生长及其铁电—铁电相变

首次用Czochralski法生长了大尺寸的Li_(0.12)Na_(0.83)NbO_3单晶。介电测量,电滞回线及X光衍射表明,该晶体在(20±1)℃出现铁电—铁电相变。高温相及低温相的点群分别为4mm和mm2。在相变温度,介电常数ε_(11)及ε_(33)出现反常,自发极化方向不发生变化。这个发生于20℃的铁电—铁电相变表明该晶体在室温附近有大的热释电系数,热释电应用是该晶体的潜在应用之一。     

铌酸钾晶体的低温热释电性

研究了铌酸钾晶体在低温时的热释电性和介电性.在相变温度范围,发现热释电响应随时间改变极性,表明晶体中两相共存.在降温和升温过程中,热释电系数分别于209K和237K出现峰值,显示此相变有约30K的热滞.这一结果与介电测量的结果相符.