PZT/NiCoCu铁氧体磁电复合材料的相结构和电性能

采用传统固相法合成了0.9{Pb[Zr0.23Ti0.36+0.02(Mg1/2W1/2)+0.39(Ni1/3Nb2/3)]O3}(简称PZT基压电陶瓷)/0.1{Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4}(简称NCCF)磁电复合陶瓷材料,研究了该材料在不同烧结温度下的相结构、介电和压电性能.结果表明,该复合材料经不同温度烧结后,仍保持PZT基压电陶瓷和NiCoCu铁氧体的各自相结构,没有新相生成.在1 200℃下烧结时,材料具有较好的综合电性能:d33=317 pC/N,εr=2 593,tanδ=0.017.表明该磁电复合材料可能在高密度信息存储器方面表现出较大的潜在应用.     

利用等静压技术制备多孔PZT95/5压电陶瓷

采用传统固相法合成了亚微米级PZT95/5粉末,根据超细粉末难以烧结的特点,利用等静压技术的成型优点,通过选取合理的烧结制度,1200℃实现烧结,成功制备了系列孔隙率的多孔PZT陶瓷,制品晶粒尺寸为2~3μm,孔隙率为5%~28%。研究发现,合成粉料性质、成型工艺及烧结气氛与孔结构的形成密切相关。     

高性能锆钛酸铅(PZT)粉体的水热法合成及其压电陶瓷性能研究

以氧氯化锆、钛酸四丁酯、硝酸铅为前驱物,采用两步水热法合成钙钛矿结构的Pb Zr0.52Ti0.48O3粉体并制备陶瓷样品.通过XRD、SEM及电学性能等测试,系统研究了矿化剂浓度对PZT粉体结晶性、形貌以及最终烧结陶瓷样品电学性能的影响,初步探讨了PZT粉体在不同碱度下的生长机理.实验结果表明,较低碱度条件有助于制备结晶性良好、单一分散的立方体形貌的PZT粉体,由该粉体烧结的陶瓷样品的电学性能(d33=310 p C/N,kp=53.2%,ε33T/ε0=1 358,tanδ=0.005)明显优于高碱度水热条件制备粉体所烧结的陶瓷及传统固相法制备的陶瓷的压电性能(d33=223 p C/N,kp=40%,ε33T/ε0=1 330,tanδ=0.004).     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.     

PZT掺杂Ba(Cu1/2W1/2)O3的压电陶瓷的性能研究

采用固相合成法制备了(1-xmol％)PZT—xmol％Ba(Cu1／2W1／2)O3三元体系压电陶瓷，研究了三元体系内Ba(Cu1／2W1／2)O3的掺杂比例x对材料的压电性能和介电性能的影响；讨论了Ba^2 、Cu^2 、W^6 离子对PZT压电陶瓷进行改性的作用机理；通过XRD和SEM测试手段，分析了物相组成和微观结构与材料性能的关系，发现合成的PZT材料均为钙钛矿结构，显微分析表明晶粒发育良好，其尺寸大约在3．5μm之间；实验结果表明，配方为0．95PZT-0．05Ba(Cu1／2W1／2)O3压电陶瓷的d33可达605pC／N，材料的机电耦合系数Kp约为0．4，材料机械品质因数均低于100，但相对介电常数εr由544提高到1400。     

微波烧结法制备Fe2O3掺杂0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷及性能

微波烧结是一种新型、高效的陶瓷烧结工艺,具有升温速度快、节能省时、改善微观结构、降低烧结温度等特点。本文采用微波烧结工艺制备了Fe2O3掺杂的0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(简写为0.55PNN-0.45PZT)压电陶瓷,烧结温度为1200℃、保温时间为2h。利用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、阻抗分析仪及铁电分析仪等测试表征方法,研究了Fe2O3掺杂对陶瓷的结构、介电以及压电性能的影响。结果表明,所有陶瓷样品均为钙钛矿结构,随着Fe2O3掺杂量的增加,压电和介电性能呈先增加后减小趋势。当Fe2O3掺杂量为0.8%(质量分数)时,陶瓷达到最优电学性能:压电常数d33、平面机电耦合系数kp、相对介电常数εr和介电损耗tanδ分别为d33=520pC/N,kp=0.51,εr=4768,tanδ=0.026。     

五元系PMMSN压电陶瓷材料及其低温烧结

设计并研究了一种新型五元系压电陶瓷材料Pb(Mg1/3Nb2/3)a(Mn1/3Nb2/3)b(Mn1/3Sb2/3)cZrdTieO3(PMMSN).以材料的准同型相界附近的组成为研究对象,采用普通合成法、不同合成路径的先驱体法进行材料合成,通过添加低温烧结促进剂实现低温烧结,并研究其对材料性能的影响.结果表明,三组元复合先驱体法合成材料的性能最佳,1100℃烧结样品的性能参数为Qm=1916,kp=0.56,d33=326pC/N,ε33T/ε0=1349,tanδ=0.0043.添加Si O2,CdO可使材料烧结温度降低到850℃～950℃,且基本保持了材料的特性,在低温共烧叠层功率型压电陶瓷器件方面显示出好的应用前景.     

稀土掺杂对BSPT压电陶瓷的性能影响

在0.36 BiScO3-0.64 PbTiO_3(BSPT64)系压电陶瓷中,掺入适量稀土元素氧化物(Tm_2O_3、Sm_2O_3),采用固相烧结工艺制备出性能得到改善的高居里温度压电陶瓷.XRD图谱表明少量稀土掺杂不影响材料晶体结构,SEM图样表明稀土掺杂对晶粒尺寸有影响,Tm2O3和Sm2O3可促进晶粒生长,提高材料致密度.适量的稀土氧化物掺杂可调节陶瓷性能,当掺入Sm2O3的质量分数达到0.100%时,材料的相对介电常数εT33/ε0=2 199;当掺入Tm2O3的质量分数达到0.075%时,压电应变常数d33=480 p C/N.     

0-3型PZT/PVDF压电复合材料压电性能研究

以PZT和PVDF为原料,采用热压和冷压两种工艺制备了0-3型压电复合材料,其中PZT陶瓷粉末由sol-gel法制得。研究了不同因素对复合材料压电和介电性能的影响。实验结果表明在相同成型压力下,PZT体积含量为70%时,热压和冷压工艺制备的复合材料d33分别为41和24,相差达到17,而ε相差最大值达到32.4。     

锆钛比变化对PZT-PZN-PMS压电陶瓷相结构及电学性能的影响

通过传统固相法合成了四元系压电陶瓷材料Pb0.95Sr0.05(Zr1-xTix)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PMS-PZN),用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同Zr/Ti比对该材料的机械品质因数Qm、机电耦合系数KP、压电常数d33、介电常数rε以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,当0.46≤x≤0.50时,材料四方与菱方两相共存,即为材料的准同型相界.当x=0.48且烧结温度为1150℃时,陶瓷具有优良的综合电学性能.其主要性能参数为:εr=1 761,tanδ=0.002 8,Qm=1300,d33=351pC/N,Kp=0.58.该材料可作为大功率压电陶瓷变压器的候选材料.     

锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2的溶剂热合成与电化学性能

采用溶剂热法合成锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2合金粉末并研究了该合金粉末作为新型锂离子二次电池负极材料的电化学性能。合成的合金粉末经过了XRD和FESEM的表征,采用Li/LiPF6(EC DMC)/Ni3Sn2模拟电池测定合成的合金粉末的电化学性能。研究表明,该合金粉末的首次可逆容量为136mAh.g-1,退火后的合金粉末表现出更好的循环稳定性。     

SrTiO3基高压陶瓷电容器材料的组成与性能

研究了Bi2O3.3TiO2和PbTiO3的加入量对SrTiO3基高压陶瓷电容器材料性能的影响.实验的结果表明:最佳加入量的摩尔分数分别是Bi2O3.3TiO2为9%,PbTiO3为18%.在1 250 ℃的温度下烧结获得了性能为:εr=3 295;Eb=10.2 kV/mm;tgδ=6×10-4;ΔC/C(-25～+85 ℃)≤±12%;绝缘电阻R=7.5×1012 Ω的高压陶瓷电容器材料.     

Mn对Ni-Cu-Zn铁氧体性能的影响研究

采用微波水热法制备(Ni0.30Cu0.20Zn0.50)Fe2O4.xMnO(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)粉末,压制成型,在900℃下,烧结4 h形成了致密的陶瓷体。研究了Mn对铁氧体的相结构、显微结构和电磁性能的影响。结果表明:掺Mn可影响Ni-Cu-Zn铁氧体的晶胞参数,有利于提高烧结密度,改善微观结构和电磁性能。     

Zr含量对大功率0.125PMN 0.875PZT陶瓷压电性能的影响

采用二次合成法制备不同zr含量（x=0.46～0.52）的0.125 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.875PbZr_xTi_1-xO₃（0.125PMN-0.875PZT）三元压电陶瓷。采用x线衍射仪（XRD）、阻抗分析仪等对陶瓷进行表征和性能测试,考察了Zr含量变化对陶瓷烧结相结构、体积密度、介电和压电性能的影响。结果表明:采用二次合成法,制备了纯钙钛矿相结构的陶瓷;当x=0.48～0.50时,0.125PMN-0.875PZT陶瓷处于四方一三方准同型相界（MPB）.在x=0.49时制备的0.125PMN-0.875PZT陶瓷性能最佳,体积密度为7.84 g/cm³,介电损耗低至0.76%,相对介电常数为2 130,压电常数为:320 pC/N,机电耦合系数达0.61,机械品质因数为76。     

锂离子电池正极材料LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2的制备及性能

采用共沉淀法制备前驱体,并采用高温固相法合成单相层状结构LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 材料(R-3m 空间群).用X 射线衍射、恒电流充放电方法对所合成材料与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 材料进行结构和电化学性能对比分析.研究结果表明,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有有序的二维层状结构,在2.75～4.3 V 电压区间以0.1C 倍率进行充放电,首次放电容量、效率分别为152.3 mA·h/g 和84.4%,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有更高的放电平台率,首次放电时3.6 V平台率为95.0%;以0.2C 倍率进行30 次充放电循环后,放电容量保持率为初始容量的97.4%.     

Al_2O_3掺杂对ZnO纳米粉体气敏性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO及掺铝ZnO纳米粉体.利用X射线粉末衍射仪、透射电镜对材料的结构进行了表征.结果表明制备的ZnO及掺铝ZnO纳米材料均属于六方晶系,纤锌矿结构.用纯ZnO和掺铝ZnO做成气敏元件,研究了不同掺杂量对材料的气敏性能的影响.结果表明,铝掺杂均使ZnO对体积分数30×10-6的Cl2的灵敏度有很大的提高,当铝含量为Al2O3/ZnO=0.5%(mol)时,对30×10-6Cl2的灵敏度最高可达800左右.并讨论了纳米氧化物的气敏机理.     

固相烧结法和反应烧结法制备G-La2Si2O7陶瓷的微波介电性能

采用反应烧结法和传统固相反应法制备G-La2Si2O7陶瓷样品,并探究两种不同制备方法对G-La2Si2O7陶瓷的烧结性能、微观形貌、微波介电性能的影响.结果表明:传统固相法制备的G-La2Si2O7陶瓷性能优于反应烧结法制备材料,反应烧结法制备G-La2Si2O7陶瓷样品最佳的烧结温度为1 430℃,相对密度为90%,微波介电性能为:εr=12.50,Q×f=26 594GHz,τf=-23.99×10-6/℃.传统固相反应方法制备的G-La2Si2O7陶瓷样品最佳的烧结温度为1 415℃,相对密度为96.52%,微波介电性能为:εr=13.327,Q×f=33 900GHz,τf=-34.9×10-6/℃.     

锂离子电池La2O3包覆LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2正极材料的制备

采用液相共沉淀法与高温固相法合成了La2O3包覆Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2的锂离子电池正极材料,采用XRD和电化学方法表征了材料的结构与电化学性能.结果表明,在1 000 ℃焙烧10 h制备的Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2材料经包覆2%的La2O3后,具有较佳的电化学性能.其0.1 C倍率首次放电容量和首次充放电效率分别为151.2 mAh·g-1 和83 8%,首次循环后的交流阻抗为162.2 Ω,以0.2 C倍率循环20次后的放电容量为140.7 mAh·g-1 .     

CuO掺杂纳米SnO2锂离子电池负极材料的合成与电化学性能

以SnCl₄·5H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O和NH₃·H₂O为原料,采用化学共沉淀法制备了CuO掺杂的纳米SnO₂粉末.运用X射线衍射、扫描电镜等手段对合成粉末进行了表征.将合成粉末作为锂离子电池负极材料,研究了其充放电容量、循环性能和交流阻抗等电化学性能.结果表明：采用化学共沉淀法可以得到平均粒度为87 nm的CuO掺杂的纳米SnO₂粉末;在SnO2中掺入CuO,并没有改变SnO₂的结构,但能够有效抑制SnO₂粒子的长大;CuO掺杂的纳米SnO₂粉末的可逆容量可以达到752 mA·g^-1,经60次循环后,CuO掺杂的纳米SnO₂粉末的容量保持率分别为93.6%,优于纳米SnO₂ (92.0%),掺杂CuO改善了纳米SnO₂的循环性能.     

稀土离子掺杂硼酸铝荧光材料的制备及发光性能的研究

采用高温固相法,在900～1 300℃范围内煅烧3h,合成Eu~(3+)和Tb~(3+)离子掺杂的硼酸铝系列荧光粉。用X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光分光光度计对合成样品进行物相结构和荧光性能表征。结果表明,在合成温度范围内,可得到两种不同结构的稀土离子掺杂硼酸铝荧光粉Al18-xMxB4O33和Al4-xMxB2O9(M=Eu、Tb),物相结构和稀土离子的掺杂浓度对样品的发光性能均有显著影响。