钛酸铋钠及铌酸锶钡基无铅弛豫铁电陶瓷的性能研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kobe7751790
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
弛豫铁电材料在微位移器、信息存储器、智能电容器等电子设备中有着重要的应用。近年来,随着人们绿色生态保护意识的增强以及对于电子设备使用要求的提高,无铅弛豫铁电体材料受到越来越多的关注。然而,与获得广泛工业应用的铅基弛豫铁电陶瓷相比,虽然无铅陶瓷具有无污染的优点,但是其电学性能却往往低于含铅陶瓷,因此很难实现器件的商业化,为此,需要对其作出改性研究,以提高性能特点。在众多的改善方法中,化学掺杂是其中最有效,也是最可行的方法之一。本文选取了钙钛矿结构氧化物钛酸铋钠以及钨青铜结构氧化物铌酸锶钡作为研究对象,通过化学掺杂分别使其形成复合物和固溶体陶瓷,研究了陶瓷的弛豫铁电特性。实验结果表明,制备出的两种陶瓷均具有优异的电学性能,有望今后在高温电容器,电介质电容器等方面得到重要应用。本文工作包括:(1)采用固相烧结法制备了0.82[0.94Bi0.5Na0.5Ti O3-0.06Ba Ti O3]-0.18Ca Zr O3:x Zn O(x=0,0.10,0.20,0.30,0.40)复合陶瓷(BNT-BT-CZ:x Zn O)。XRD测试结果显示:除x=0样品具有钙钛矿单相结构外,其余样品均为Zn O和BNT-BT-CZ形成的两相复合结构;SEM测试结果表明:Zn O分布在BNT-BT-CZ的晶界处,并且具有聚集长大的趋势;介电性能测试结果显示:所有样品均具有良好的介电性能,1k Hz下,(35)??r/??r,150°C<10%的温度范围从x=0样品的70-190°C扩展到x=0.10样品的30-250°C,介电常数温度稳定性被大大提高;随着测试频率增加至10k Hz,在30-400°C范围内,x=0.10样品介电常数变化量可以小于4%。除此之外,对于掺杂后的样品,电极化对于样品的介电性能几乎没有任何影响。上述结果源于:随着Zn O的加入,形成了一个与极性纳米微区PNRs反平行的局域电场,抑制了PNRs的演变,从而提高了材料介电性能的温度稳定性。(2)采用固相烧结法制备了基于钙钛矿结构和钨青铜结构氧化物形成的无铅弛豫铁电固溶体(1-x)Sr0.75Ba0.25Nb2O6-x[0.94Bi0.5Na0.5Ti O3-0.06Ba Ti O3](x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)陶瓷,并利用XRD和SEM对其进行了结构测试。结果显示:所有样品均为钨青铜的单相结构,并且所有晶粒呈现出具有各向异性的柱状晶粒,长径比在x=0.20时达到最大10.5;此外,介电和铁电性能测试结果显示:样品的铁电-顺电转变温度Tc、最大介电常数?r,max以及饱和极化强度Ps从x=0样品的36°C,507,3.2?C/cm2下降到x=0.10样品的-61°C,365,2.0?C/cm2再增加至x=0.20样品的43°C,1167,5.5?C/cm2,上述结果可归因于在钨青铜晶格中,占据B空位的Ti4+与占据A空位的Ba2+对于铁电性的竞争作用,其中,Ti4+降低铁电性,而Ba2+增加铁电性;最后,由于样品可以表现出几乎接近于理想状态下的弛豫性质,因此通过储能计算公式可得,该固溶体具有优异的储能性能,其中最佳组分x=0.10样品的储能效率可以高达93%,这为设计高性能新型固溶体提供了一种新思路。
其他文献
在中国一直都有“一蟹上桌百味淡”的说法,螃蟹因肉质鲜美,营养丰富,风味独特,深受我国沿海居民欢迎。其中三疣梭子蟹是人们生活中较爱食用的蟹类,但由于季节和价格等因素的
近年来,随着环境问题的日益深重和化石能源的日渐枯竭,发展高效清洁的能源储存与转化器件迫在眉睫。超级电容器具有比锂离子电池更高的功率密度,且充电速度快,得到了研究者的
CRISPR/Cas9是划时代的第三代基因编辑技术。IGF2基因编码胰岛素样生长因子2(Insulin-like growth factor 2,IGF2),该生长因子是一种促进细胞分裂的多肽,参与生长发育,影响骨
湖北钉螺是日本血吸虫唯一的中间宿主,其决定着血吸虫病流行与分布,开展有效钉螺监测和控制,对于江苏省实现血吸虫病消除目标至关重要。本研究在构建京杭大运河丹阳段及丹金
马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)是生产海水珍珠主要物种。通过植核手术生产珍珠在世界范围内备受关注,马氏珠母贝生产的珍珠占珍珠产量的90%以上。我们通过群体选育
本文是基于产品开发和流程优化的理论上进行学习和实践,通过对核心管理理论和企业流程优化BPI等相关文献的分析和研究上,对WB公司在产品开发流程中所出现的问题进行分析,提出
当前,人类对新型绿色能源日益增长的需求正在推动大规模储能系统(LSESSs)的发展。锂离子电池因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已广泛应用于军事和民用设备中,如移动电话、便携式计算机、摄像机、电动汽车等。因此锂离子电池是LSESSs的理想选择。目前,以石墨为负极材料的商用锂离子电池已不能满足人们对高能量密度、长循环寿命和快速充放电的需求。因此,开发新型的负极材料来替代
能源短缺是人类面临的重大全球性问题。绿色高效的超级电容器从众多储能设备中脱颖而出,其中过渡金属硫化物是近年来超级电容器电极材料的研究热点。本文以MoS2为基体材料,首先通过与PPY复合、Co元素掺杂的方式改良MoS2的电化学性能,然后将赝电容行为良好的Mo0.7Co0.3S2分别与g-C3N4和rGO分别进行复合,对改性后的复合材料进行微观结构和电化学性能研究,主要进行以下内容研究:1.利用水热法
目的利用Cre/LoxP系统繁殖ERN1(endoplasmic reticulum to nucleus signaling 1)软骨组织特异性基因敲除小鼠,观察并分析小鼠不同时间点生长发育表型及特征,进一步明确ERN1基因与软骨生长发育的关系,初步探讨ERN1调控小鼠软骨生长发育的机制,有助于解析ERN1与软骨发育新的调控机制、为后续开发参与软骨生成与修复的生物制剂提供实验基础。方法利用Cre
极光激酶A(Aurora kinase A,AURKA)是细胞周期有丝分裂调节蛋白激酶之一,参与调控生殖细胞的发生和成熟。研究表明AURKA是雄激素受体(Androgen receptor,AR)的靶基因,睾酮(Testosterone,T)和双氢睾酮(Dihydrotestosterone,DHT)与胞内AR结合后促进精子成熟。因此,探究AURKA与雄激素的作用机制对雄性动物生殖及相关疾病的研究