0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及电学性能的研究

采用溶胶-凝胶法在(111)Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)(0.5LFCO-BTO)薄膜。X射线衍射分析表明薄膜为纯相层状钙钛矿结构,扫描电子显微镜显示薄膜结晶度良好且无裂缝,粒径为100~400nm。0.5LFCO-BTO薄膜在室温条件下呈现出良好的铁电性能,其剩余极化值2Pr和矫顽场2Ec分别为48μC/cm2和290kV/cm。在频率为10kHz下,其相对介电常数εr和介电损耗tanδ分别为218.7和0.015。     

晶界偏析对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

采用溶胶凝胶法制备Ca Cu_3Ti_4O_(12),通过球磨对陶瓷样品进行处理,探究此处理方法对Ca Cu_3Ti_4O_(12)介电性能的影响.研究结果表明,球磨对Ca Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷样品的介电常数有较大影响.随着球磨时间的增加,样品介电常数显著增加,当球磨时间为4 h,其室温下介电常数可达10~6量级,比未经球磨处理的样品高2个数量级,且随温度升高,介电常数显著增大.温度上升100 K,介电常数约提高一个数量级.同时SEM分析表明,球磨处理Ca Cu_3Ti_4O_(12)样品介电常数的增大与其晶界偏析有较大的关系,特别是晶界处析出的Cu O二次相可极大地提升Ca Cu_3Ti_4O_(12)的极化率,可提高约2个数量级.     

烧结工艺对Bi_(3.5)La_(0.5)Ti_3O_(12)陶瓷显微结构及其性能的影响

采用共沉淀法制备了平均粒径约为191nm的Bi_(3.5)La_(0.5)Ti_3O_(12)粉末。对比研究了传统烧结、快速升温两步烧结和快速升温一步烧结三种烧结工艺对处于近纳米级Bi_(3.5)La_(0.5)Ti_3O_(12)坯体的致密化、最终陶瓷的显微结构以及介电性能的影响。研究结果表明,烧结过程的保温阶段,相同的保温时间下,快速升温两步烧结工艺在第二阶段保温温度比其他两种烧结工艺降低30℃的情况下制备的试样的密度较高,平均晶粒尺寸最小;传统烧结工艺制备的试样密度低于其它两种工艺的试样密度,且试样晶粒尺寸最大;快速升温一步烧结工艺制备的试样密度最大。介电测试结果表明,采用不同烧结升温工艺均保温8小时制备的试样的介电常数随着试样晶粒尺寸的增加而增大,居里温度点随着晶粒尺寸的增加而向高温方向移动。     

水热法制备Ba_(1-x)Nd_(2x)/3TiO_3纳米管及其铁电性能

为了研究Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的铁电性能,以阳极氧化法制备所得Ti O2纳米管为模板,采用水热法在不同Nd(NO_3)_3浓度和不同水热温度下制备出掺钕BaTiO_3纳米管,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)和铁电分析仪对样品的表面形貌、微观结构和铁电性能进行分析.实验结果表明:较高的Nd(NO_3)_3掺杂浓度和水热反应温度均有利于TiO_2纳米管向Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的转变,从而提高Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的结晶度.Nd(NO3)3浓度为0.010 mol/L、水热温度为200℃条件下所得Ba_(1-x)Nd_(2x/3)TiO_3纳米管的表面形貌最好,且其电滞回线具有良好的滞后性,表明样品具有优良的铁电性能,剩余极化强度Pr达到0.82μC/cm2,矫顽场Ec为2.390 k V/cm.     

CaCu_3Ti_4O_(12)/P(VDF-TrFE)复合材料的制备和介电性能研究

采用固相法制备了微米级CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)粉体,将CCTO粉体作为填料与P(VDF-TrFE)(摩尔比为70/30)共聚物进行热压复合,主要研究了热压温度和CCTO填料含量对CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的微结构和介电性能的影响。CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料中CCTO粉体较均匀地分散于P(VDF-TrFE)共聚物中,形成0-3型复合。随着热压温度的升高,P(VDF-TrFE)基体对CCTO陶瓷颗粒的包覆性增强,结合更紧密。随着CCTO体积分数的增加,CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的介电常数和介电损耗都有所增大,主要分别源于界面极化和填料自身较高的介电损耗。随着热压温度的升高,CCTO添料与P(VDFTrFE)共聚物结合更紧密,界面缺陷减少,复合材料的介电常数逐渐增大。而其介电损耗在一定的频率范围内随热压温度的升高变化不大。当CCTO体积分数为50%、热压温度为140℃时,CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料介电性能最优。不同的复合材料介电理论模型对比表明,Yamada模型与实验数值重合度最高,可有效地预测CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的介电增强现象。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

Nb2O5-Co3O4-La2O3包覆对Ba0.991Bi0.006TiO3微纳米粉体及其陶瓷的微观结构和性能的影响

目的改善钛酸钡基陶瓷的烧结性能,调控细晶结构,提高介电温度稳定性。方法通过沉淀包覆法将Nb_2O_5、Co_3O_4和La_2O_3包覆在Ba_(0.991)Bi_(0.006)TiO_3微纳米粉体表面,重点研究了La_2O_3包覆量和烧结温度对Ba_(0.991)Bi_(0.006)TiO_3@Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3(BBT@NCL)陶瓷的相组成、微观形貌和介电性能的影响。结果随着La_2O_3包覆量的增加,陶瓷的介电常数呈先增大后减小的趋势,在最佳La2O3包覆量(摩尔比)为0.3%和烧结温度为1 220℃时,陶瓷晶粒的平均尺寸为280nm,室温介电常数达到2 862,介电损耗为0.006 7,所有陶瓷样均满足X8R特性。结论通过沉淀包覆法能够得到具有"芯-壳"结构并满足X8R特性的低烧细晶陶瓷材料。     

Ba_(4.2)Nd_(9.2)Ti_(18-x)Zr_xO_(54)(x=0、0.25、0.5、1、1.5)微波介质陶瓷的结构与介电性能

采用传统固相反应法制备Ba_(4.2)Nd_(9.2)Ti_(18-x)Zr_xO_(54)(x=0、0.25、0.5、1、1.5)(BNTZ)微波介质陶瓷。运用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征BNTZ陶瓷的相组成和微观结构。结果表明:BNTZ陶瓷的主晶相为Ba Nd2Ti4O12(JCPDS No.44-0061),随着掺杂量的增加,出现微量的Nd2Ti2O7烧绿石相。当x增加时,陶瓷的体积密度、介电常数(εr)和谐振频率温度系数(τf)均降低。而BNTZ微波介质陶瓷的Qf(Q为品质因子,f为频率)值先增加后降低,并且当x≥1时,陶瓷的Qf下降剧烈。当x=0.25时,Ba_(4.2)Nd_(9.2)Ti_(18-x)Zr_xO_(54)陶瓷样品在1 300℃下烧结2h,具有优良的微波介电性能,εr=82.83,Qf=9.009 THz,τf=56.7×10-6℃-1。     

Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)氧离子导体的制备与性能

采用传统的固相反应法合成Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料的晶粒电导率可以达到1.51×10~(-3)S/cm,是Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料电导率的5.5倍。在Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E=0.80 eV和τ_0=6.12×10~(-13)s,氧离子在Na_(0.54)Bi_(0.46)Ti_(0.96)Al_(0.04)O_(2.94)材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

环氧树脂/聚醚砜/纳米氧化铝复合材料的力学性能及介电性能

以甲基纳迪克酸酐(MNA)为固化剂,制备了环氧树脂/聚醚砜/纳米氧化铝三元复合材料,并对其力学性能、介电性能以及热稳定性能进行了研究,同时探讨了其性能增强机理。结果表明:当聚醚砜(PES)和纳米氧化铝(nano-Al_2O_3)的质量分数分别为15%和3%时,环氧树脂/15PES/3Al_2O_3复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别达到45.7kJ/m~2、87 MPa和180MPa,与纯环氧树脂相比,均有大幅度的提高。在测试频率为100Hz时,复合材料的介电常数和介电损耗分别为7.7和0.013 5,介电性能较纯环氧树脂也有一定提高。此外,热分解温度比纯环氧树脂的提高了73℃,热稳定性得到提高。     

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.     

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.     

复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/NaTi_2(PO_4)_3的中温电性能研究

本文以H_3PO_4、Ti O_2、Al_2O_3和草酸钠为原料,合成了复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3。采用XRD对复合电解质的结构进行了表征。研究了其在400-800℃范围内的电导率,并以Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3为电解质隔膜组装了H_2/O_2燃料电池。XRD结果表明反应物经过充分反应,形成了三元复合电解质。800℃时,Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/Na Ti_2(PO_4)_3有最高电导率6.0×10~(-2)S·cm~(-1)。800℃时开路条件下复合电解质的极化电阻值为0.23Ω·cm~2,燃料电池最大功率密度为90.6 m W·cm~(-2)。     

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。     

K0.5Bi4.5-xEuxTi4O15高温铋层状压电陶瓷光电性能研究

铋层状压电陶瓷具有较高的居里温度和良好的热稳定性,被广泛应用于高温、高频电子领域.本文采用传统固相合成法制备了K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)高温铋层状无铅压电陶瓷,并详细研究了Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)材料的结构与光电性能的影响.研究结果表明稀土Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)陶瓷的相结构的影响不大:陶瓷均为均一致密的片层状结构.Eu3+掺杂一定程度上促进材料电性能的提高,当x=0.004时,陶瓷综合性能最佳:居里温度Tc=540℃、介电损耗tanδ=0.80%、压电系数d33=19pC/N及剩余极化强度2Pr=9.8μC/cm2.此外,掺杂后的陶瓷样品获得了光致发光性能,在526nm的蓝光激发下,样品呈现出明亮的橙红光.     

Sr/Pr取代对BST微波介质陶瓷结构和介电性能的影响

在Ba6-3xSm8 2xTi18O54系(x=2/3)微波介质陶瓷中,进行Pr/Sr协同置换Ba4Sm28/3Ti18O54陶瓷中的Sm/Ba,获得了具有钨青铜结构的固溶体结构.固定Pr的量时,随着Sr取代量的增加,介电常数增大,介电损耗先降低后增加,频率温度系数由负变正.在(Ba1-ySry)6-3x(Sm1-zPrz)8 2Ti18O54中,当y=0.1,z=0.2时,具有良好的介电性能εr=74.49,tanδ=0.0008,τf=-1.7ppm/℃.     

钛酸锶钡薄膜的制备及其铁电性能研究

本文采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3(BST)铁电薄膜,研究了在退火时间为450 s条件下,溶胶浓度、退火温度以及涂膜层数对薄膜的结晶结构和铁电性能的影响。利用X射线衍射分析仪(XRD)、铁电测试仪对BST薄膜的微观结构和电学性能进行了表征分析。结果表明:当溶胶浓度为0.4 mol/L,涂膜层数为4层,退火温度为650℃时,BST薄膜的矫顽场(EC)约为230 kV/cm,饱和极化值(PS)约为18μC/cm~2,剩余极化值(Pr)约为7.5μC/cm~2,表明薄膜具有良好的铁电性能。当电场强度为175 kV/cm时,BST薄膜达到饱和状态时而未被击穿,此时薄膜的电流密度J约为0.29μA/cm~2,表明所制备的薄膜质量较好。     

Nd掺杂Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15陶瓷的电性能

Nd等价取代Bi_4Ti_3O_(12)-SrBi_4Ti_4O_(15)的A位,形成SrBi_(8-x)Nd_xTi_7O_(27)(x=0.00～1.50)共生陶瓷.结果表明:Nd掺杂未改变晶体的共生结构,样品剩余极化(2P_r)在掺杂量x=0.50时取得极大值,为32.3×10~(-2) C·m~(-2),比未掺杂时增加了70%,而矫顽场则从未掺杂时的90.5×10~5 V·m~(-1)上升为103×10~5 V·m~(-1).Nd掺杂使得样品的居里温度(t_C)有所下降,x=0.50时的t_C为538℃.掺杂使得样品的压电性能明显改善,压电系数d_(33)从未掺杂时的6 pC·N~(-1)增加到x=0.50时的11 pC·N~(-1).     

Nb掺杂SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的铁电介电性能

用传统的固相烧结工艺,制备了铌掺杂SrBi_4Ti_4O_(15)(SBTi)铁电陶瓷SrBi4-x/3Ti4-xNbxO15(SBTN-x),Nb掺杂量x=0.00,0.003,0.012,0.03和0.06.X射线衍射的结果表明,所有样品均为单一的层状钙钛矿结构相,Nb掺杂未改变SBTi的晶体结构.铁电测量结果表明,Nb掺杂使SBTi的铁电性能得到较大改善.随掺杂量x的增加,样品的剩余极化(2Pr)呈现出先增大,后减小的规律.在x=0.03时,2Pr达到最大值24.7μC/cm2,而SrBi4Ti4O15的2Pr仅为15.8μC/cm2,掺杂使2Pr提高近60%.同时,样品的矫顽场几乎不随掺杂量的改变而变化.掺杂后,样品的居里温度变化很小,表明Nb对SrBi_4Ti_4O_(15)的B位掺杂基本未影响材料的热稳定性能.     

烧结温度对Bi6 Fe2 Ti3 O18多铁陶瓷的 结构和铁电性能的影响

以Bi_2O_3、Fe_2O_3、TiO_2为原料,采用传统固相反应法,分别在930℃、950℃、1 000℃、1 050℃下烧结制备Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)陶瓷.X线衍射结果表明,在930℃、950℃和1 000℃烧结的陶瓷均为单一的层状钙钛矿Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)相,而在较高温度1 050℃下烧结的陶瓷出现了杂相.扫描电镜观察显示,950℃烧结得到的陶瓷晶粒尺寸均一,气孔率较低.电滞回线测试显示,950℃烧结的陶瓷耐压性最好,剩余极化随外加电场的增加逐渐增大,当测试电压为240 kV/cm时,剩余极化强度(2P_r)最大值为21μC/cm~2.压电力显微镜测量显示该陶瓷具有良好的铁电极化翻转特性.