复合改性铁电、聚合物基材料的介电和储能特性研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liongliong565
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各种各样的数字化产品在不停的向多功能,小型化和智能化方向发展。人们不仅可以有效提高材料的基本性能,而且能够不断开发出许多新的功能,尤其对于各种能量存储材料。介质电容器通过极化以静电场的形式存储能量,具有快的充放电速度,在高功率脉冲系统中具有重要的应用前景。铁电陶瓷材料因为优异的介电性能,在能量存储方面具有重要的应用前景。聚合物基的电介质材料优异的柔韧性、耐高压、强的机械强度,在作为介质电容器,能够实现柔性的应用需求。为此我们分别利用铌酸钾钠、锆钛酸钡和聚酰亚胺作为基体进行掺杂或复合改性,对掺杂不同含量的样品材料的相结构,显微结构进行了探究,并研究材料的介电或能量存储性能。通过高温固相法制备了(K0.5Na0.5)0.99Sm0.01(Nb1-x-x Snx)O3陶瓷样品。结果表明,随着Sn离子掺杂量的增加,介电损耗在从0.0903减小到0.0743(100 kHz),当x=0.005时,储能密度达到最大值,约为3.2 J/cm3。与此同时,适量的Sn离子掺杂能够改善KNN基陶瓷的烧结性能,致密化程度增加。在NaNbO3掺杂量不同的Ba(Zr0.3,Ti0.7)O3陶瓷中,通过对比发现,随着掺入量的增加,陶瓷晶粒越来越不规则,致密度随之减小。当NaNbO3的掺杂量为0.10mol时,陶瓷的致密度最好。当NaNbO3的掺杂量为0.05mol时,介电常数较大,介电损耗最小。当NaNbO3的掺杂量为0.1mol时,介电损耗最大,在500℃时可超过7。随着NaNbO3掺入量的增加,陶瓷的介电常数呈现先减小后增加的趋势。当在Ba(Zr0.3,Ti0.7)O3陶瓷中掺入0.1mol的(K0.5,Na0.5)NbO3时,陶瓷的介电常数最大,在500℃时可达3200。通过将多巴胺改性的BaTiO3颗粒掺入PAA溶液中,然后通过流沿成膜,可成功制备聚酰亚胺/BaTiO3复合材料。而且得到的复合材料具有比纯聚酰亚胺更高的热稳定性。随着BaTiO3含量的增加,分解温度升高。介电常数随着BaTiO3含量的变化而变化。随着BaTiO3含量的增加,介电常数增加。对于含有3 wt%BaTiO3颗粒的复合材料,介电常数高达13.75,约为纯聚酰亚胺介电常数4倍。
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