复合掺杂BaTiO3基介电陶瓷的介电性能研究

本文采用溶胶．凝胶法，制备了单独掺杂稀土元素饵及复合掺杂锶、铒的钛酸钡基介电陶瓷粉体．XBD物相分析表明：主晶相为四方相．同时本文也研究了组成对介电性能的影响，单独掺杂饵时，饵最佳掺杂比例为5‰，介电常数达到最大值4130；复合掺杂锶、饵时，锶为10％，饵最佳掺杂比例为6‰，介电常数达到最大值5419．结果表明：复合掺杂较单独掺杂效果好，更能改善钛酸钡陶瓷的介电性能．     

掺镍钛酸钡纳米粉体及其陶瓷的溶胶-凝胶制备

目的研究焙烧温度和烧结温度对由溶胶-凝胶法制备的掺镍钛酸钡样品微结构及介电性能的影响。方法采用溶胶-凝胶法制备了掺镍钛酸钡粉体及其陶瓷,通过FT-IR,XRD,SEM和TEM对干凝胶粉体、预烧粉体以及陶瓷进行了表征,并测定陶瓷的介电性能。结果采用溶胶-凝胶法可制备纳米级(30~80 nm)掺镍钛酸钡粉体及其细晶陶瓷(1~3μm);较高的焙烧温度有利于四方相钛酸钡的形成和晶粒的长大,但降低了陶瓷的介电常数;较高的烧结温度有利于陶瓷居里点介电常数的提高,合适的焙烧温度及烧结温度分别为800℃和1 300℃。结论溶胶-凝胶法可制得组成均匀、性能优异的介电材料,是制备多组分掺杂钛酸钡陶瓷的理想方法。     

钛酸锶钡拉曼光谱的理论计算与实验研究

钛酸钡是一种重要的铁电体，在居里温度130 ℃附近介电常数最大，为了降低钛酸钡的居里温度，通常在钛酸钡中掺杂锶.采用水热合成法制备了钛酸锶钡粉末，并且建立2×2×1的超晶胞进行第一性原理计算.随着锶掺杂量的增加，其XRD衍射峰向右偏移，说明钛酸锶钡的晶胞结构逐渐从四方相转变到立方相.计算结果表明:随着锶掺杂量增加，钛酸锶钡的晶胞参数逐渐减小；晶胞参数c与a的比值逐渐减小，与实验相符；Raman光谱特征峰的强度逐渐减弱，说明掺杂后钛酸锶钡的自发极化程度逐渐减弱，Ti和O分别偏离晶胞体心和面心的位移逐渐减小.由于掺杂后钡原子被比其原子半径小的锶原子取代，使得晶胞参数变小，阻碍了Ti的自发偏移，Ti只需要较低的热振动能即可克服与O的库仑作用，稳定位于晶胞体心，居里温度(居里点)随之下降.     

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.     

掺硅钛酸钡纳米粉体及其陶瓷的制备和表征

目的 制备均匀的掺硅BaTiO3纳米粉体及其高介电常数和高介电温度稳定性的钛酸钡基陶瓷.方法 采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备掺硅钛酸钡基纳米粉体及其陶瓷样品,通过XRD,TEM和SEM对它们进行表征,并测试陶瓷的介电性能.结果 采用sol-gel制得纳米级(～50 nm)掺硅BaTiO3粉体,主要相组成为立方相,当掺硅摩尔分数增加到0.10时,有Ba2TiSi2O8新相生成;烧结后的掺硅钛酸钡陶瓷主要相组成为四方结构;当掺硅摩尔分数为0.003,陶瓷的室温介电常数为4 081,介电损耗为0.004,而且ε-T曲线比较平坦,介电温度稳定性较好.结论 采用sol-gel可制得掺硅的钛酸钡纳米粉体和具有高介电常数和高介电温度稳定性的钛酸钡基陶瓷,温度稳定性满足Z5U(E)特性.     

Mn掺杂对PLZT陶瓷制备及性能的影响

通过水热法制备Mn掺杂的PLZT陶瓷.采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分别对陶瓷进行微观结构和表面形貌的分析.结果表明,制备得到的PLZT室温下是纯四方相晶体,Mn掺杂会增强PLZT的四方对称性,而过多的Mn掺杂会抑制晶粒长大.介电性能测试表明,该陶瓷体系具有明显的弥散相变特征,Mn掺杂会使PLZT的居里温度降低,一定量Mn掺杂会增大介电常数,但损耗也明显增加.     

无铅压电陶瓷的制备与性质

基于对人类环境的保护和发展环境友好材料与电子产品的要求,近年来开展了无铅压电陶瓷的研究与开发.文中在目前无铅压电陶瓷研究的基础上,进行了Ta、Li固溶改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷(LNKNT)的制备和性质的研究.根据XRD分析,当Ta组分(x)为10%～20%时,LNKNT陶瓷室温相为单斜晶系钙钛矿相;当x=17%和20%时,形成完全固溶体,在单斜晶相-四方晶相相变温度附近出现单斜晶相与四方晶相共存的情形.文中还讨论了Ta组分对材料介电常数温度特性、压电性质的影响.当x=17%时,LNKNT陶瓷的压电常数、平面机电耦合系数和介电常数分别为235pC/N、0.49和1293.5.该陶瓷材料已经达到工业应用的要求,目前已被尝试应用于制造压电蜂鸣器.     

锶掺杂对BaTiO_3薄膜粒径与结晶温度的影响

采用溶胶-凝胶法制备了钛酸钡和掺锶钛酸钡薄膜,结合DTA-TGA,XRD和SPM等分析手段,重点考察了锶掺杂对薄膜的结晶温度、粒径和晶胞参数的影响,发现随着锶含量的增加,Ba1-xSrxTiO3薄膜中晶体的晶胞参数逐渐减小,且锶的掺入可降低薄膜的结晶温度、减小粒径和粗糙度.     

铌、铈、锰掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响

在钛酸钡中以五氧化二铌、三氧化二铈形式引入铌、铈元素,采用了固相法反应制备Nb、Ce双施主掺杂的微米级钛酸钡基正温度系数(PTC)陶瓷粉;同时研究了加入受主元素Mn对PTC陶瓷材料性能的影响。利用XRD和SEM分析了样品的物相及微观相貌,发现样品结晶完整,颗粒均匀。实验表明,以Ce、Nb、Mn进行掺杂可有效改善材料在室温条件下的PTC性能;当掺入0.2 mol%Nb_2O_5、0.3 mol%Ce_2O_3、0.08 mol%Mn(NO_3)_2时,制出室温电阻率为616Ω·cm、升阻比大于10、居里温度为60℃的PTC热敏陶瓷;并利用制成的PTC材料作为加热源对受控器件进行加热实验。     

钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性

为实现改性杂质与钛酸钡粉体的均匀混合，达到对材料微结构、相结构和电学特性的准确控制，对水热纳米晶钛酸钡粉体进行了改性杂质的非均匀形核表面淀积包覆．文中利用包覆Y（OH），后的钛酸钡粉体在水中的毛细管浸润性得到改善、以及两种工艺方法制备的粉体在液一固分离离心过程中离心转速对液一固分离率的影响，判断Y（OH），对钛酸钡粉体的包覆效果；探讨了掺杂工艺对Y掺杂钛酸钡陶瓷半导化和室温电阻率的影响，以及用非均匀形核表面淀积包覆工艺制备的陶瓷PTCR和细晶介质陶瓷的性质．润湿性实验显示，利用表面淀积包覆工艺确实能获得良好的包覆效果．     

掺杂对YNbO4介电常数的影响

铌酸钇（YNbO4）是一种潜在的微波介电陶瓷材料。文中研究了CaF2掺杂量对YNbO4陶瓷介电常数的影响。研究发现，烧结温度和CaR掺杂量过高或过低都不利于陶瓷介电常数的提高，只有在烧结温度和CaF2掺杂量适中时才可能得到较高的介电常数。     

高储能密度钛酸钡基复合材料

 高介电常数介电材料在储能方面的特殊作用使其在电工、电子技术领域有着重要的应用。随着电子工业的发展,高储能密度介电材料受到越来越多的关注,出现了一些新型的高储能密度介电材料。高储能密度介电材料具有高的介电常数和击穿强度,其发展的关键是提高储能密度。本文对近年来高储能密度介电材料的研究发展进行了概述,主要讨论了通过对钛酸钡的改性(即掺杂改性、表面包覆改性和复合材料制备)来提高介电材料的储能密度。分析了钛酸钡/聚合物复合材料的制备方法及其介电性能的影响因素,其中,陶瓷填料和聚合物基体2相界面的相容性是复合材料介电性能的重要影响因素。同时,指出了解决BaTiO₃粒子在聚合物基体中的分散问题、填料和聚合物基体的选择以及制备过程中工艺条件的控制都是研究兼具高介电强度和高介电常数复合材料的发展方向。     

铋层状无铅压电陶瓷的研究进展

铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高、介电常数低等特征受到广泛研究,其适合应用于高温、高频领域.本文介绍了铋层状压电材料的结构特点和分类,综述了近期国内外有关铋层状无铅压电陶瓷在制备技术和掺杂改性方面的研究进展.     

受主掺杂对钛酸钡基PTC陶瓷的影响

受主掺杂能有效提高钛酸钡基PTC陶瓷材料的晶界势垒高度,适量的受主掺杂能明显增大材料升阻比,本文对钛酸钡基PTC陶瓷受主掺杂物的种类、掺杂量、掺杂形态和掺杂方式等方面进行了论述,讨论了受主掺杂各方面因素对材料PTC性能的影响。     

钨青铜陶瓷Sr_(0.5)Ba_(0.5)N_2O_6的制备结构与介电性能研究

采用固相反应法合成Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷,并对其结构、介电性能进行表征.研究结果表明,Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷为四方钨青铜结构单相,其在100℃附近存在一个明显的弥散介电峰,峰值随测试频率增加而减小,为典型的弛豫铁电相变.室温时,10kHz频率下,其介电常数约为450,介电损耗为0.121.     

(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的压电与热释电性能研究

利用先驱体法(简称两步法)合成了(1-x)PST-xPZT(0.1≤x≤0.5)(简称为PSTZT)驰豫铁电陶瓷.用XRD对PSTZT弛豫铁电陶瓷的相结构进行了表征.结果表明用两步法制备的所有PSTZT样品中均无焦绿石相存在.其钙钛矿相成分随烧结温度升高而增加.PSTZT陶瓷的温度峰值介电常数可以达到约20000.PSTZT陶瓷在室温附近的热释电系数为(3-6)×10-8C/(cm2·K),讨论了PSTZT陶瓷的压电性能与掺杂PZT组分之间的关系.     

超重力反应沉淀法制备的纳米钛酸钡粉体的烧结与介电性能研究

将超重力法制备的纳米钛酸钡粉体在不同温度(700～900℃ )下煅烧,以提高粉体的结晶度,粉体的粒径从40nm增大到80nm。煅烧后的粉体经过干压成型后,在1100℃下保温2h烧结得到的钛酸钡最高室温介电常数为2880,相对密度为90%,晶粒尺寸达到0.70 μm左右。讨论了煅烧温度对粉体的烧结性能、陶瓷的介电性能及微观结构的影响。     

钨青铜陶瓷Sr0.5Ba0.5Nb2O6的制备结构与介电性能研究

采用固相反应法合成Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷,并对其结构、介电性能进行表征.研究结果表明,Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷为四方钨青铜结构单相,其在100℃附近存在一个明显的弥散介电峰,峰值随测试频率增加而减小,为典型的弛豫铁电相变.室温时,10kHz频率下,其介电常数约为450,介电损耗为0.121.     

不同水热反应温度和烧结温度下制备BaTiO3陶瓷及其电学性能研究

采用水热法,以硝酸钡和四氯化钛的酒精溶液为原料,在不同反应温度下制备了具有钙钛矿结构的钛酸钡(BaTiO3)粉体,然后在不同烧结温度下得到钛酸钡陶瓷,研究其电学性能.结果表明,陶瓷内部的气孔会影响介电常数随频率变化的特性.所得样品的介电常数、居里温度和介电损耗都随着反应温度的增加,呈现先增大后减小的趋势,并且晶粒尺寸的减小会降低钛酸钡的居里温度.在介电温谱中,240℃和270℃水热合成的样品出现明显的损耗峰,这是由于在高温烧结过程中产生的氧空位导致的.点缺陷会影响样品的极化强度-电场(P-E)回线,出现双电滞回线.     

双稀土掺杂BCST陶瓷的研制及其性能结构的研究

采用溶胶—凝胶法合成了BCST（Ba0.62 Ca0.08 Sr0.3 TiO3）粉体,再经过二次固相掺杂稀土Pr6O11和Nd2O3获得BCST∶0.001Pr6 O11.xNd2 O3系列纳米粉体及陶瓷;采用XRD和SEM,等对粉体的相组成和陶瓷的微观形貌进行了表征,并用介电频谱仪测试了陶瓷的介电性能.结果表明：所得BCST∶0.001Pr6O11.0.002Nd2O3粉体主要为四方相纳米粉体;随着稀土Nd2O3掺杂量的增加,所获得的陶瓷的晶粒先逐渐变小随后又逐渐增大;当钕的掺杂量x=0.002时,所获得陶瓷的室温介电常数最高,而介电损失最小;各试样的介电常数随烧结温度的升高增大,在1 330℃,1 360℃和1 400℃温度下烧结所获得的S1-陶瓷,介电常数的峰值εmax分别为10 360、12 490、13 750;其居里温度显著降低（10℃）,介温曲线呈单峰,介电常数随温度的变化敏感而对称,有望在温度敏感陶瓷方面发现其应用.