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。     

聚合物基复合介电材料的研究进展

具有高介电常数、低介电损耗的柔性聚合物基复合材料在电子电气行业和能源等领域有重要的应用前景。本文结合国内外近年来在这一领域的研究成果,对聚合物基高性能复合介电材料的研究进展进行了介绍。根据填料类型的不同,重点讨论了有机填料、介电陶瓷填料和导电填料对聚合物基复合材料介电性能的影响。从填料粒子的结构尺寸、几何形貌,以及填料粒子与聚合物基体之间的界面相互作用出发,探讨了影响复合材料介电性能的因素。在此基础上提出今后的研究要更加关注纳米填料的纳米效应和多组分填料之间的协同作用。     

高介、低损耗Ba(Ti,Zr)O_3基电容器陶瓷的研究

采用正交设计实验法研究了配方对Ba(Ti,Zr)O3(BTZ)基电容器陶瓷介电性能的影响 ,得到了影响BTZ基陶瓷介电性能的主次因素 ,各因素水平影响其性能的趋势 对介电常数而言 ,主次影响因素的顺序为Nb2 O5、BaZrO3/BaTiO3、ZnO、CeO2 ;对介质损耗而言 ,主次影响因素的顺序为Nb2 O5、ZnO、CeO2 、BaZrO3/BaTiO3 同时得到了介电常数最大的配方和介质损耗最小的配方 通过正交设计实验得到了综合性能最佳的BTZ基陶瓷 ,它具有高介 (ε)≥1 32 0 0低损耗 (tanδ) <60× 1 0 - 4 和高耐压 (大于 5MV/m) 探讨了各组分对BTZ基陶瓷介电性能影响机理 ,为研制高介、低损耗、高耐压电容器陶瓷提供依据     

纳米添加物-聚合物界面效应增强PVDF基三聚物纳米复合材料的介电响应（英文）

在纳米复合材料中,随着纳米颗粒尺寸的减小,纳米颗粒与聚合物基体间的界面起着越来越大的作用.为此以P(VDF-TrFE-CFE)三元共聚物作为聚合物基体,以低介电系数的SiO₂和高介电系数的BaTiO₃纳米颗粒为填料研究了界面的增强效应.对于这两种纳米颗粒,当体积分数低于1%时,其介电系数和极化响应均出现异常的增加.这些增加与纳米颗粒本身的介电性能及三聚物的结晶度变化无关.聚合物中的结晶相由非极性结构向极性结构有轻微的转变,因此提高了界面区域的介电响应.对此提出一种界面模型,解释了界面区域的非均匀介电响应是引起该介电现象的主要原因.在某一纳米颗粒含量下,界面区域的重叠可带来纳米复合材料最大的介电响应.     

纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料

以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT-IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。     

纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料

以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT-IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。     

高储能密度电容器复合介质材料的研究

对高储能密度电容器复合介质材料作了研究．在采用介电陶瓷／有机聚合物作复合介质材料的实验中，研究了复合材料的介电系数与组成成分的关系，研究发现，ε随陶瓷成分的增加而增大，并且存在一个临界组分，在此组分时，ε有突变．研究表明，用介电陶瓷与有机聚合物复合可制出储能密度较高的电容器介质材料．     

成坯压强对PZN 基陶瓷性能的影晌

用二次合成法制备了 0 .75Pb( Zn1/ 3 Nb2 / 3 ) O3 - 0 .1 5Ba Ti O3 - 0 .1 0 Pb Ti O3 固溶体陶瓷 ,并研究了成坯压强的变化对该类材料的密度、晶粒尺寸、介电性能和电致应变性能的影响 ,结果表明 :随着成坯压强的增加 ,陶瓷的密度有所增加 ,其介电性能和电致应变性能也得到了提高。     

电纺碳纳米纤维短纤增强的高介电常数聚酰亚胺复合材料

通过碳化电纺纳米纤维研磨和超声破碎制备碳纳米纤维短纤(SCNFs),并用作填料制备碳纳米纤维短纤/聚酰亚胺(SCNFs/PI)复合材料.研究了SCNFs/PI复合材料的介电性能和力学性能.结果表明:SCNFs既对这种复合材料的机械性能具有显著的改善,也是制备高介电常数复合材料的良好导电填料.与纯PI相比,含 SCNFs质量分数为1%复合材料的抗拉伸强度提升了 39.43%; 同时,这个复合材料也显示了一个质量分数为4%的SCNFs低渗流阈值,此时的介电常数为60.79@100 Hz.这些电纺碳纳米纤维短纤增强的PI复合材料有望作为高性能介电材料在现代电子器件行业中得到良好应用.     

高储能密度电容器复合介质材料的研究

对高储能密度电容器复合介质材料作了研究。采用介电陶瓷／有机聚合物作复合介质材料的实验中，研究了复合材料的介电系数与组成成分的关系，研究发现，ε随陶瓷成分的增加而增大，并且存在一个临界组。     

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.     

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).     

聚酰亚胺/中空玻璃微球低介电复合膜的制备及应用

由于5G通讯频率和电路集成化的提高，出现信号传输延迟及功率损耗增大等一系列问题，对聚合物的低介电性能提出了更高的要求.本文设计合成了一类含中空玻璃微球的有机无机复合聚酰亚胺低介电薄膜材料——聚酰亚胺/中空微球(PI/SiO₂-Air)复合膜.复合材料中的中空玻璃微球经过氨基化处理得到表面含有大量可反应性官能团，进一步以该微球作为化学交联位点，得到了均匀分散的PI复合薄膜，同时在复合膜中引入了均匀分布的微孔结构.所制备的PI复合膜具有优异的力学性能，其拉伸强度可达201.6 MPa.此外，复合PI膜具有优异的低介电性能，在1 MHz测试条件下的介电常数可低至2.42，介电损耗低至0.0348. Weibull击穿场强最高可达227 kV·mm^-1,PI复合膜表现出更高的热稳定性，吸湿率低至1.75%.该类低介电PI复合薄膜具有优异的综合性能，在高频率、低延迟特性的5G通讯材料领域具有潜在的应用前景.     

四氧化三铁负载石墨烯/聚偏氟乙烯复合电介质材料的温敏极化特性

将水热合成四氧化三铁负载的石墨烯(rGO/Fe_3O_4)引入到聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,制备三元复合电介质材料(rGO/Fe_3O_4/PVDF).利用SEM、TEM、XRD、阻抗分析仪等测试手段对复合材料的形貌、结构、介电性能进行了表征,着重研究了材料在不同温度下的介电性能及极化特性.结果表明,Fe_3O_4的存在有效促进了石墨烯的分散,协同增强了PVDF电介质的介电性能.此外,复合材料的表面极化表现出了很强的温度依赖性,其介电常数随着温度升高而增大,尤其在玻璃化转变温度和熔点附近,材料表现出较大的介电松弛.     

(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.     

亚微米Zn粉PVDF复合材料的湿法制备与电性能研究

利用湿法混合-泼膜干燥和水沉淀两种工艺制备了亚微米Zn粉/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料,对其氧化度、导电、介电性能进行了研究.结果表明,两种方法所制备的复合材料中Zn颗粒分布均匀,但水沉淀法制备的复合材料中锌颗粒氧化严重.复合材料导电性符合GEM方程.水沉淀法制备的复合材料由于Zn颗粒的表面氧化,使得材料电阻率在Zn含量较高时仍很高.复合材料由于渗流效应,具有较高的介电系数(ε＞170).     

MgO掺杂对Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3陶瓷结构和性能的影响

用传统固相反应法制备不同MgO含量的BST陶瓷,并研究MgO掺杂对BST陶瓷结构和性能的影响.MgO掺杂后陶瓷的XRD图谱显示存在单一的钙钛矿结构,且XRD衍射峰随着MgO含量的增加向低角度方向漂移.密度测量表明,MgO掺杂后BST陶瓷的密度有所增加,并且随着MgO含量的增加而增加,FESEM照片也证实MgO掺杂后BST陶瓷的致密性有所增加.介电性能测量结果表明,MgO掺杂后介电常数和介电损耗均减小,介电色散也减弱.介电温谱显示,MgO掺杂后介电峰被压抑和展宽,表明出现扩散相变.14℃时测量的电滞回线表明MgO掺杂后陶瓷的自发极化和矫顽场均减小,说明陶瓷的铁电性能减弱.     

Bi0.44Na0.50Ba0.06TiO3-δ与Bi0.50Na0.44Ba0.06TiO3+δ无铅陶瓷的显微结构、介电及铁电性能

采用常规固相法制备Bi0.44 Na0.50 Ba0.06 TiO3-δ与Bi0.50 Na0.44 Ba0.06 TiO3+δ无铅陶瓷,在不同温度烧结了两类陶瓷,对比分析了两类陶瓷的晶体结构、显微组织、介电和铁电性能.结果发现1150℃烧结的两类陶瓷具有纯钙钛矿结构,致密性良好,相对密度高于97％.介电测试结果表明两...     

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.     

Zr掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

通过溶胶凝胶-燃烧法制备了一系列不同比例Zr掺杂改性的Ca Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷,利用X-射线衍射仪和宽频介电谱分析仪对陶瓷样本进行微结构表征和介电性能分析,研究不同浓度Zr元素对钛酸铜钙陶瓷电介质的介电性能的影响。结果表明,1050℃晶化处理的陶瓷具有典型钙钛矿晶体结构,纯度高,无杂相成分,并且Zr掺杂未改变陶瓷晶体结构。改性后Ca Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷的介电常数保持104数量级以上,具有宽频(100Hz¹MHz)稳定性,且在常温下发生低频介电松弛响应。当x=0.1时,陶瓷的介电常数在10Hz频率下高达1.57×105。Zr取代Ti位能有效降低陶瓷的高频介质损耗和电导率,并随着掺杂浓度的增加出现先减小后增加的变化。当x=0.01时,改性陶瓷具有最低的介质损耗值0.076。