钛酸钡陶瓷制备及介电性能研究

采用钛酸四丁酯和硝酸钡为主要原料的微波辅助草酸盐沉淀法,在最佳的工艺参数下合成晶粒尺寸约为30～ 50 nm的钛酸钡粉末.再通过对纳米粉体造粒、成型、排胶和烧结等工艺处理制备钛酸钡陶瓷.研究陶瓷的最佳烧结温度与烧结时间,并且讨论其对介电性能的影响规律.利用透射电子显微镜分析粉体的形貌,XRD和扫描电子显微镜分别分析陶瓷的物相和断面形貌.结果表明,利用微波辅助草酸盐沉淀法合成的粉体制备陶瓷的烧结温度为1270℃,烧结时间为3h.并且其介电常数在室温下可达到2397.6.     

Sn、Tb复合掺杂钛酸钡陶瓷的制备及介电性能研究

采用传统固相法制备Sn、Tb复合掺杂BaTb0.01SnxTi0.99-xO3(x=0、0.05、0.10、0.15)陶瓷,借助X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪研究Sn、Tb复合掺杂以及Sn掺杂量对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响.结果表明,掺入SnO2后仍可保持单一钙钛矿结构,并且样品晶粒细化.当Sn掺杂量为10mol;,烧结温度为1350℃时,Sn、Tb复合掺杂BaTb0.01Sn0.1Ti0.89O3陶瓷居里峰移向低温,室温介电常数显著提高,可以达到9069,介电损耗仅为0.011.     

锆钛酸钡陶瓷的超低温烧结及其介电特性

利用钛酸四丁酯、硝酸锆、氢氧化钡为原料在室温下,直接合成了颗粒尺寸均匀,组分连续可调的高性能锆钛酸钡纳米粉体.在此基础上,通过添加不同比例的Bi2O3和Li2CO3为助烧剂,实现了900℃下的陶瓷的超低温烧结.确立了烧结时间与陶瓷微观结构之间的相关性.研究表明,助烧剂的加入,可以使介电峰强烈地向低温方向移动,室温介电常数可大于5000以上.某些情况下使介电峰分裂,由单一峰变为明显的双峰,这样使得介电常数的温度稳定性得到提高.     

微波辅助草酸盐沉淀法制备四方相钛酸钡纳米粉体

以钛酸四丁酯和硝酸钡为主要原料,采用微波辅助草酸盐沉淀法制备了纯度高、结晶度较好的四方相钛酸钡纳米粉体.分别采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对钛酸钡纳米粉体的结构、粒径及形貌进行表征.结果表明,在钡/钛摩尔比为1,微波温度80 ℃、微波时间30 min,煅烧温度700 ℃,煅烧时间1 h,通过添加表面活性剂OP-10,制备出粒径在50 nm左右且四方度为1.0069的钛酸钡纳米粉体,其中微波合成温度及合成时间对钛酸钡纳米粉体的四方度的影响较大.     

微波烧结制备铁酸铋陶瓷的介电性和铁电性

采用微波烧结法制备铁酸铋多铁陶瓷,研究了微波烧结时间对其显微结构、介电性和铁电性的影响.结果表明:在4 kW下烧结35～40 min制备出基本为纯相的铁酸铋陶瓷;随烧结时间增加,铁酸铋陶瓷结构越来越致密,晶粒尺寸有一定程度增大;在-10～90℃范围内,介质损耗随烧结时间增加而增大;随微波烧结时间增加,剩余极化强度增大,而矫顽场强先增加后减小,且铁电性具有明显的频率依赖性;铁酸铋陶瓷的漏电流随微波烧结时间增加而减小,这是结构致密化的结果.     

NBT-KBT-xLN系陶瓷的介电与铁电性能研究

采用传统电子陶瓷工艺制备了(1-x)(0.88Na0.5Bi0.5TiO3-0.12K0.5Bi0.5TiO3)-xLiNbO3(简写为NBT-KBT-xLN)无铅压电陶瓷体系,研究了该陶瓷体系的相结构、显微结构、铁电及介电性能.结果表明:在材料组成范围内(0.02≤x≤0.08),系列试样均形成了稳定的三方相钙钛矿结构;随着LiNbO3含量的增加,系列试样的矫顽场从4.41 kV/mm显著下降至1.51 kV/mm;LiNbO3的引入对材料的介电性能作用明显,随着LiNbO3含量的增加,系列试样的铁电-反铁电相变峰明显向低温方向移动,而反铁电-顺电相变峰则表现为明显的压峰效应.     

全薄膜电致变色元件的制备及其光学性能研究

采用磁控溅射法在单层玻璃基片上制备了由多层薄膜构成的电致变色元件,通过XRD、SEM等对薄膜及元件的晶体结构、表面形貌等进行了表征分析.采用可见光透射谱,研究了元件的电致变色性能.结果表明,较低的基片温度和较大的靶基距是采用磁控溅射制备电致变色元件的两个很重要的因素.所制备的全薄膜电致变色元件在处于漂白态和着色态时,对可见光的透过率分别达到了47.19;和15.67;,对光的透射率调节范围为31.52;.该全薄膜电致变色元件在电致变色智能窗领域具有较大的应用潜力.     

磁性离子Fe掺杂钛酸钡铁电材料的结构和物性研究

采用高温固相反应法制备了铁掺杂的钛酸钡BaTi1-xFexO3(0.1O≤x≤O.60)样品,研究了其结构、铁电和磁学性质.X射线衍射谱表征了铁掺杂钛酸钡材料的结构,确定了BaTi1-xFexO3样品为四方相结构,晶体结构精修表明掺杂离子的引入使得BaTi1-xFexO3材料的晶体结构在ab面发生了扩张,而沿c轴方向收缩.X射线光电子能谱研究了材料的化学成分和表面化学价态,表明三价和四价铁离子同时存在于晶格中,并取代四价钛离子而形成了BaTi1-xFexO3结构.样品的介电温谱和磁滞回线表明BaTi1-xFexO3材料在室温下同时具有铁电性和铁磁性.随着Fe掺杂量由10;增加至60;,单个铁离子在材料中产生的磁矩由0.70μB增加到1.55μB.通过对样品磁性的分析发现,材料的铁磁性来源于铁离子和氧离子的双交换作用.     

介电体超晶格

本文评述在介电体超晶格领域中的主要成果,特别是本实验室所做的工作。自1980年以来,我们将超晶格的概念从半导体推广到介电体,制备了周期和准周期介电体超晶格,实现了二次谐波产生、多波长二次谐波产生、三次谐波产生、光学双稳以及超高频超声波产生。 关键词：介电体超晶格; 非线性光学效应; 二次谐波产生; 光学双稳     

氧化钨掺杂NBT-6BT陶瓷的结构表征与介电弛豫特性研究

采用传统固相反应法制备了WO3掺杂(Na0.5Bi0.)0.94 Ba0.06 TiO3 (NBT-6BT)陶瓷.研究了WO3掺杂对陶瓷样品微观结构和介电弛豫特性的影响.微观结构分析表明:随WO3掺杂,三方-四方共存相逐渐转变为三方相;WO3掺杂对陶瓷的致密度和晶粒尺寸影响不大.随WO3掺杂,陶瓷的介电常数逐渐降低,介电峰变得更加平坦,陶瓷介电常数的温度稳定性提高.居里-外斯和修正的居里-外斯定律较好地描述了陶瓷的弥散相变特征,随WO3掺杂量的增加,弥散指数下降.探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.     

非水解溶胶-凝胶法低温合成钛酸钡粉体

以乙二醇和乙醇的混合液为复合溶剂,乙酸钡和钛酸丁酯为反应前驱体,采用非水解溶胶-凝胶(NHSG)法制备了钛酸钡粉体.借助XRD、FE-SEM、TEM、FTIR等研究了复合溶剂配比、钡钛比例以及热处理温度等工艺参数对合成BaTiO3的影响,探究了NHSG法合成BaTiO3的形成机理.结果表明:乙二醇用量过多或过少均不利于BaTiO3的合成;适当提高钛的用量可以提高BaTiO3的合成效果;优选溶剂比为2∶1,钡钛比为1∶1.1时可在550℃合成晶粒尺寸在40～60 nm范围的立方相BaTiO3粉体;非水解的反应机制是通过脱酯的缩聚反应实现了Ba和Ti原子级的均匀混合,然后直接晶化形成BaTiO3晶相.     

钛酸钡钙晶体的生长及其光学性能研究

钛酸钡钙(BCT)晶体是一种新型的光折变材料,由于其优于钛酸钡的电光性能及无室温相变的优势,使其具有更大的应用前景.本文从大量的实验中总结出生长高质量BGT晶体的生长条件,用Czochralski法生长出φ18mm×15mm的BCT晶体.通过粉末X射线衍射测定其晶格常数,由红外、紫外-可见光透射谱确定其吸收边,并通过Raman光谱等一系列实验对晶体结构及其基本光学性能进行了研究.     

FeNi@CNOs/AlN复合材料的制备及其吸波性能

核壳结构的碳材料具有优异的吸波性能,但是在陶瓷基体中难以分散均匀.本研究通过化学气相沉积法在氮化铝陶瓷机体中引入磁性纳米洋葱碳,制备了FeNi@CNOs/AlN复合材料,研究了其相组成、微观形貌和吸波性能.结果表明,1100 K下基于Al粉与C粉,FeNi催化剂的存在可原位生成FeNi@CNOs/AlN复合材料;10wt;FeNi@CNOs/AlN复合材料在8.29～15.32 GHz范围内,其RL值均低于-10 dB,在13.2 GHz处达到最大值为-23 dB.     

四方相区NBT-KBT无铅铁电介电弛豫与铁电相变研究

本文研究了具有四方结构的(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系中x＝0.22,0.26和0.30陶瓷材料不同温度下的电滞回线,结合变温XRD和介电温谱分析,发现该体系四方结构的组成为反铁电体,但紧靠准同型相界的四方结构由于场诱导下引起的反铁电-铁电相变,表现出铁电体特性,材料在升温过程中由于反铁电宏畴向微畴的转变导致了介电峰的产生,且在介电温谱上表现出强烈的介电常数-频率依赖性,为弛豫铁电体特征.     

B2O3对6ST-4LA微波介质陶瓷结构与性能的影响

为降低0.6SrTiO3-0.4LaAlO3(简称6ST-4LA)微波介质陶瓷的烧结温度,采用固相反应法,研究了B2O3对其结构与性能的影响.结果表明:添加B2O3可有效地降低6ST-4LA陶瓷的烧结温度,由1550℃降至1450℃;主晶相仍为赝立方钙钛矿结构固溶体,但有第二相的出现,其含量随着B2O3添加量的增加先降低后升高.当B2O3添加量为0.50wt;在1450℃下烧结时,6ST-4LA陶瓷获得最佳微波介电性能:εr=44.46,Q·f=51127 GHz,τf=-2.3×106/℃.     

(1-x)ZnO-xMgO-TiO_2-SnO_2(x=0.1~0.2)高频介电陶瓷的制备、结构与介电性能

采用氧化物固相烧结法制备了不同摩尔比的(Zn_(1-x)Mg_x)(Ti_(0.8)Sn_(0.2))O_3(x=0.1~0.2)高频介电陶瓷,研究了陶瓷的微观结构和介电性能。结果表明:烧结温度超过1000℃时,陶瓷中均形成了立方尖晶石结构的固溶相(Zn,Mg)2(Ti,Sn)O4。当烧结温度为1100℃时的陶瓷致密程度最高;当烧结温度为1200℃且x=0.15时,在10 MHz测试频率下获得了陶瓷的最佳介电性能,其介电常数ε=28.65,介电损耗tanδ=1.02×10-3,满足高频介电陶瓷的使用要求。     

Dielectric properties of epoxy composites with mixed fillers including graphite nanoplatelets/BaTiO3

Abstract

The electrical properties of L285 epoxy composite materials (CMs) with a mixed filler including graphite nanoplatelets (GNP)/barium titanate(BT) at various GNP concentrations and at 35?wt.% of BT are measured using the AC impedance spectroscopy with frequencies ranging from 1?kHz to 2?MHz. The complex permittivity and its frequency dependence increase with the GNP content. The addition of a BT filler in GNP/L285?CM increases the percolation threshold in addition to a slight increase in the permittivity, allowing a higher GNP content in the composite without the formation of a conductive network. The AC conductivity increases and its dependence on the frequency decreases, as the GNP content increases.