PNW-PMS-PZT压电陶瓷准同型相界的压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PNW—PMS—PZT四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明,所有陶瓷样品的相结构为纯钙钛矿相结构;研究了室温下PMS含量,PNW 含量和Zr/Ti的变化对准同型相界的影响规律,实验表明随着PMS、PNW含量和Zr/Ti的增加,材料体系逐渐由四方相向三方相过渡,获得了处于准同型相界附近的材料组成:PMS 的含量在5—6mol%、PNW的含量在2—3mol%、PZT的含量在91—93mol%、Zr/Ti的变化靠近50/50,同时具有高的机电性能.

自由空间法测试超材料的电磁参数

随着近年来超材料技术的迅猛发展,对超材料有效电磁参数的测量精度也要求越来越高。研究了超材料的有效电磁参数的测试技术,提出了利用自由空间法来测试超材料的有效电磁参数。与其它测试方法相比,自由空间法是一种非接触和非破坏性的测试方法,对测试材料样品没有非常严格的形状和工艺要求,只需厚度均匀且具有一定大的测试面积,以避免边沿绕射。探讨了在参数反演过程中产生的多值问题和相位模糊问题,并通过理论分析给出了一种有效的解决力案。用自由空间法测量了超材料样品在(8 GHz-14 GHz)的有效电磁参数,并和波导法的测试结果进行了比较。结果表明自由空间法测试超材料的电磁参数是正确可靠的,具有实用价值。

铅欠缺对PZN基陶瓷相组成和介电性能的影响

研究了初始粉体中的氧化铅欠缺对PZN基预烧粉体和无铅气氛烧结的陶瓷的相组成和介电性能的影响。研究发现:任何微量的铅欠缺都会使预烧粉体和陶瓷中产生焦绿石相,而且随着氧化铅欠缺量的增加预烧粉体和陶瓷中的钙钛矿相含量逐渐地下降。随着铅欠缺量的增加,PZN基陶瓷的介电常数大幅度地增加,但是铅欠缺对介电损耗影响很小。介电常数的增加主要是由于"有效有序微区"尺寸的增大和晶界间过量氧化铅层的消除。

PNW和PMS变化对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了(Pb0.95Sr0.05)[(Mn1/3Sb2/3)x(N i1/2W1/2)y(Zr1/2Ti1/2)z]O3(PNW-PMS-PZT)四元系压电陶瓷,研究了室温下PMS和PNW含量对PNW-PMS-PZT相结构、介电性能和压电影响,实验表明所有陶瓷样品的相结构为100%钙钛矿结构,综合考虑rε、tanδ、kp、Qm和Tc,可以得出组分为x=0.06,y=0.02,z=0.92的陶瓷可以用作大功率压电陶瓷变压器。

工艺参数对形成（Pb，La）TiO_3溶胶和凝胶的影响

系统地研究了溶胶－凝胶技术制备Ｐｂ_（１－ｘ）Ｌａ_ｘＴｉ_（１－ｘ／４）Ｏ_３（简称ＰＬＴ）铁电陶瓷薄膜时催化剂（或ｐＨ值）、溶液浓度在室温下对形成溶胶和凝胶的影响规律；用红外光谱研究了成胶机理；用该技术成功地在（１００）Ｓｉ单晶衬底上制备出了均匀、无裂纹且具有钙铁矿结构的ＰＬＴ晶态薄膜。

溶胶－凝胶工艺参数对（Pb，La）TiO_3薄膜结构的影响

系统地研究了溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）方法制备（Ｐｂ_（１－Ｘ）Ｌａ_ｘ）Ｔｉ_（１－ｘ／４）Ｏ_３（简称ＰＬＴ）薄膜时催化剂（或ｐＨ值）、溶液浓度在室温下对形成溶胶和凝胶的影响规律，用Ｘ射线结构分析和ＳＥＭ研究了热处理工艺对薄膜结构及晶粒尺寸的影响。实验表明，浓度、醋酸含量都存在一个最佳的范围，且随铜（Ｌａ）含量的增加，该范围减小；实验还发现，随着Ｌａ含量的增加，薄膜的晶化温度降低。在单晶（１００）Ｓｉ衬底上成功地制备出了具有钙钛矿型结构、厚度约为２００ｎｍ、均匀、致密、无裂纹的ＰＬＴ晶态薄膜。

溶胶-凝胶法制备(Pb,La)TiO_3铁电陶瓷薄膜的研究

用红外光谱研究了溶胶 -凝胶法制备 Pb(1 - x) L ax Ti(1 - x/ 4 ) O3 (简称 PL T )铁电陶瓷薄膜的成胶机理 ;研究了前体溶液的稳定性及多次覆膜工艺。

(Na_(0．5)K_(0．5))NbO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能,已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷(Na_(0．5)K_(0.5))NbO_3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面,归纳和分析了(Na_(0．5)K_(0．5))NbO_3基无铅压电陶瓷的研究开发进展,并对(Na_(0.5)K_(0．5))NbO_3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．

锰掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3Pb(Mn1/3Sb2/3)O3Pb(Ti,Zr)O3xMnO2压电陶瓷,分析了经1150℃烧结2h制备的陶瓷样品的相结构组成。实验结果表明:所有陶瓷样品均为钙钛矿相,未发现其它晶相。随着锰掺杂量的增加,陶瓷晶粒逐渐长大。研究了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响。结果表明:随着锰掺杂量的增加,材料逐渐变“硬”,当MnO2掺杂量少于0.2%(按质量计,下同)时,相对介电常数εr、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加,介电损耗tanδ减小;当MnO2掺杂量多于0.2%时,εr、d33和Qm逐渐降低,tanδ增加。随着锰掺杂量的增加,机电耦合系数kp和Curie温度θC逐渐减小。MnO2掺杂量为0.2%的压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器。其压电性能为:εr=2138,tanδ=0.0058,kp=0.613,Qm=1275,d33=380pC/N和θC=205℃。

压电陶瓷晶粒取向生长技术的研究进展

由于取向生长技术可以显著地提高压电陶瓷的性能,并且不会降低材料的居里温度,故压电陶瓷的晶粒取向生长技术已成为研究的热点.本文分别从定向凝固技术、多层晶粒生长技术、模板晶粒生长技术和反应模板晶粒生长技术等四个方面,归纳和分析了近年来压电陶瓷晶粒取向生长技术的研究进展,并对压电陶瓷晶粒取向生长技术今后的研究和发展提出一些建议.

锰掺杂对(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-BaTiO_3-(K_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3陶瓷介电和压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了锰掺杂0.8(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.1BaTiO3-0.1(K0.5Bi0.5)TiO3(BNT-BT-BKT)无铅压电陶瓷材料,研究了材料的介电、压电和铁电性能。发现锰掺杂大幅降低了0.8(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.1BaTiO3-0.1(K0.5Bi0.5)TiO3陶瓷的电导率和矫顽场,最佳掺杂量为0.1%(质量分数),该配方的最佳烧结温度为1150℃。这一温度下烧结所得样品在130℃时的电导率仅为1.36×10-11Ω-1cm-1,约为掺杂前的1/40,矫顽场Ec仅为2.78kV/mm,剩余极化强度Pr为38μC/cm2,压电系数d33达到143pC/N。

太赫兹宽频带准全向平板超材料吸波体的设计

在太赫兹波段设计了一种宽频带准全向的平板超材料吸波体.仿真结果表明,该吸波体在4.36～4.91 THz之间具有极化不敏感和宽入射角的强吸收.提取的等效阻抗实部表明,可以通过调节超材料的电磁响应造成吸波体一侧与自由空间近似阻抗匹配、另一侧与自由空间阻抗不匹配,从而在吸收频带内同时实现反射率和传输率最小、吸收率最大.仿真的三种不同损耗情况下吸波体的吸收率表明,吸波体的强吸波特性主要源于金属损耗;金属无耗时,基板的介质损耗只能吸收部分能量.仿真的金属覆层在不同电导率和不同厚度情况下吸波体的吸收率表明,可以通过选用合适高电导率的金属以及适当减小金属覆层的厚度来加强金属损耗的强度.该吸波体可能在许多领域具有广泛的应用.

零折射率超材料对喇叭天线波前相位的改善

为改善喇叭天线波前相位,获得更高的增益,提出一种3层金属网格零折射率超材料结构,将其加载到喇叭天线口径上。理论分析和提取的等效折射率表明,在7.1 GHz附近,该结构的电磁波的频率接近等离子体频率,从而使得其等效折射率接近于零,并通过劈尖仿真验证了这一零折射零的特性。当其作为喇叭天线的覆层时,喇叭天线的波前相位由球面波被调制为均匀平面波,方向图波束角变窄、旁瓣降低,并且增益提高2.6 dB。这种零折射率超材料结构调制喇叭天线波前相位的作用,为改善喇叭天线的波前相位从而实现更高增益提供一种思路,有一定的应用前景。

氧化铅含量对富铅气氛烧结的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3)O_(3)基陶瓷介电性能的影响

从不同含量的PbO初始粉体出发并在烧结时维持铅气氛的情况下,用二次合成法制备了0.75Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.15BaTiO3-0.10PbTiO3三元系固溶体陶瓷,研究了初始粉体中不同的氧化铅含量对在铅气氛条件下烧结的该体系陶瓷的介电性能的影响。实验表明在富铅气氛的作用下,微量氧化铅欠缺的初始粉体所制备出的陶瓷具有较好的介电性能,尤其是当初始粉体中氧化铅欠缺5%时的陶瓷具有最大的峰值介电常数。

PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PMS-PZT三元系压电陶瓷,分析了其粉体和陶瓷样品的相结构组成,测试结果表明在预烧粉体中随着PMS含量的增加,焦绿石相也增加,在所有陶瓷样品中均为100%的钙钛矿结构;研究了室温下PMS含量对相对介电常数er、介质损耗tgd、居里温度tC、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明随着PMS含量的增加,材料逐渐变硬,er、tC、kp和d33逐渐减少,tgd和Qm逐渐增加。

基于超材料等效介质理论的带通频率选择表面设计及验证

提出了一种构建超材料带通频率选择表面的新方法,该方法通过调节单元结构的等效介电常数实现.金属丝阵列在等离子频率以下等效介电常数为负,产生传输禁带,在金属丝阵列中加入介电常数符合Lorentz模型的短金属线结构,可得到一维带通频率选择表面,理论分析和仿真计算充分验证了这种方法的可行性.基于这种方法,将一维超材料频率选择表面单元拓展设计为二维对称结构,实现了一种宽入射角、极化无关的频率选择表面,最后加工了两个样品对基于等效介质理论的频率选择表面设计方法进行了实验验证.这种设计方法不必考虑常规频率选择表面所涉及的复杂计算和多参数优化等问题,拓展了频率选择表面的设计思路,对于THz频段频率选择表面的设计,及多通带、可调、小型化频率选择表面都具有借鉴意义.

二维圆柱超材料隐身罩的设计和测试

基于坐标变换实现隐身的设想,以方形开口谐振环(Split-Ring Resonators,SRRs)为微元主体,设计构造了二维圆柱形隐身超材料罩。利用CSTMicrowave Studio软件在8.75 GHz下对不同层超材料的结构单元的尺寸进行了优化设计,实现并加工制作了二维圆柱超材料隐身罩样品,通过自行设计的平面波导系统测试了其隐身效果。测试结果表明:利用所设计的超材料制作的隐身罩具有较好的隐身效果。该项研究具有一定的应用价值和实际可行性。

铁掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备了(PNW-PMS-PZT-x ω/%Fe2O3)四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明1150℃烧结陶瓷为纯钙钛矿相结构,随着Fe2O3掺杂量的增加,材料体系由四方相向三方相过渡;随着Fe2O3添加量的增加,晶粒逐渐变大.详细研究了不同剂量的铁掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响,随着Fe2O3掺杂量的增加,εr,d33和kp逐渐增加,Fe2O3掺杂量为0.2ω/%时达到各自的最大值,然后逐渐降低;随着Fe2O3掺杂量的增加,tanδ和Tc逐渐减少,Qm逐渐增大.Fe2O3掺杂量为0.2 ω/%的PNW-PMS-PZT压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器.其性能为:εr=1965,tanδ=0.0059,kp=0.642,Qm=1358,d33=360 pC/N和Tc=225℃.

一种加载超材料吸波体的新型二面角反射器的设计

针对传统角反射器的性能强烈依赖于入射波长、难以对抗变频雷达的探测这一问题,设计了一种加载超材料吸波体的新型角反射器,在8 GHz、11.5 GHz 以及12 GHz 这3个频点,产生近似相同的后向雷达散射截面,并对该角反射器的性能进行测试验证,结果表明：加载超材料吸波体后,在11.5 GHz 频点,其中心 RCS 值下降约2 dBsm；在12 GHz 频点,其中心 RCS 值下降约3.6 dBsm,在8 GHz 频点,其 RCS 值与普通角反射器一致,两者的 RCS 曲线无明显差别。该新型角反射器性能满足设计要求,为有效对抗 X 波段（8~12 GHz）变频雷达对角反射器假目标的探测与识别尝试了新的途径。

溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4/TiO_2纳米复合薄膜及其磁性能研究

以钛酸丁酯和金属盐酸盐为原料,采用溶胶-凝胶工艺成功制备了磁性CoFe2O4/TiO2复合薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)分析探讨了复合薄膜相结构和表面形貌,使用振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能。研究发现:复合薄膜中两相组分晶体各自析出长大,没有生成新的物相,薄膜生长过程中TiO2网状结构起到控制CoFe2O4的晶粒大小的作用。对比不同温度下薄膜的形貌,得出薄膜的形貌对热处理温度依赖性较大,前驱液为pH=2-3、热处理温度为800℃时,可得到平整的纳米CoFe2O4/TiO2磁性复合薄膜。随着热处理温度的升高,复合薄膜的磁性增强。