Nb掺杂对Ca_(0.94)Ce_(0.06)Bi_(4)Ti_(4)O_(15)铋层状高温压电陶瓷电学性能影响研究

采用固相反应法制备了Ca_(0.94)Ce_(0.06)Bi_(4)Ti_(4-x)Nb_(x)O_(15)(CCBTN)铋层状高温压电陶瓷,研究了B位Nb掺杂对陶瓷晶体结构、微观形貌、介电、压电性能的影响规律。结果表明:制备的CCBTN陶瓷均具有单一的铋层状结构相,少量Nb掺杂有利于陶瓷压电常数及热稳定性能的提升。当Nb掺杂量x=0.06时,陶瓷具有最高的压电常数(d33=19.2pC·N^(-1)),是纯CBT陶瓷压电常数(d33=8 p C·N^(-1))的2.4倍,且退火至500℃时其压电常数仍保持室温值的90%以上,表现出较优异的热稳定性。同时,该陶瓷具有高的居里温度(Tc=769℃)、低的介电损耗(tanδ=0.65%)及高的电阻率(ρdc=2.0×10^(7)Ω·cm@500℃),是高温压电传感器制作的优异候选材料。

(1-x)Li_(0.05)(K_(0.5)Na_(0.5))_(0.95)NbO_3-x(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3无铅压电陶瓷的结构与电性能研究

采用固相反应法制备了(1-x)Li0.05(K0.5Na0.5)0.95NbO3-x(Bi0.5Na0.5)TiO3(LKNN-BNT)无铅压电陶瓷,研究了BNT的添加量x(0,0.005,0.01,0.02)对LKNN-BNT陶瓷的结构与电性能影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明当x≤0.005时,陶瓷为正交钙钛矿结构,而当x≥0.01时,陶瓷则转变为四方钙钛矿结构,说明该陶瓷的多型相转变(PPT)区域为0.005<x<0.01。扫描电子显微镜(SEM)微观结构分析发现BNT的添加有助于提高陶瓷的致密化。该陶瓷在PPT的区域边界x=0.005处具有优异的电性能:压电常数d33=182 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.351,机械品质因子Qm=289,相对介电常数εr=1065,介电损耗tanδ=0.0329。

应用物理专业实验教学研究与探索

结合我校的具体条件,对我校新开应用物理专业实验教学进行了初步研究,建立了基础性实验与综合性实验相结合的教学体系。在优化教学体系、严格教学环节的考核制度,合理分组,充分利用资源三个方面进行了研究并实施。

液相沉淀法制备超微钴蓝颜料

研究了以硝酸铝,硝酸钴等为原料,采用液相沉淀法合成具有尖晶石型结构钴蓝颜料的制备方法。系统讨论了沉淀剂种类(氢氧化钠,氨水,尿素)、反应溶液浓度、洗涤方法、分散剂等工艺因素对合成钴蓝颜料粒度和光学性能的影响。采用SEM、TEM观察了合成颜料的形貌。最终制备出二次粒径中位径d50为670nm,一次粒径在45nm左右的超微钴蓝颜料。

材料物理专业电介质物理课程本科教学改革探讨

文章结合景德镇陶瓷学院材料学科专业特色及材料物理专业的现状,探讨了新开设的电介质物理课程教学内容、教学方法和教学手段以及实践教学环节等问题的改革思路与方法。

TiO_2溶胶的制备以及在建筑陶瓷中的应用

以钛酸丁酯[Ti（OB）4],无水乙醇,乙酰丙酮（AcAc）等为原料,采用溶胶-凝胶和喷涂方法制备自清洁瓷砖。以油酸为有机污染模拟物,研究了TiO2薄膜厚度及热处理制度等工艺因素对自清洁性能的影响。结果表明当热处理温度450℃、保温40~60min、膜厚在60~70nm,可以获得光催化性能优良的自清洁瓷砖。采用XRD等测试手段对薄膜的物相组成等进行了表征,揭示了瓷砖自清洁性能与薄膜结构之间的关系。

贵州毕节毛家屯粘土的理化及工艺性能研究

从矿山采集具有代表性的粘土，球磨并过80目筛备用。利用X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射仪（XRD）、综合热分析仪（DTA—TG）、场发射扫描电子显微镜（FE—SEM）和透射电子显微镜（TEM）对粘土的化学成分、矿物组成、理化性质和微观形貌进行了表征，并详细考察了其多项工艺性能指标。研究结果表明：该粘土的主要矿物组成为高岭石（32．17wt.％）、伊利石（49．03wt．％）、蒙脱石（8．53wt．％）、石英（6．72wt．％）和锐钛矿（3．36wt．％），呈典型的片层状结构。该矿物原料可塑性非常好，阳离子交换容量很高，流动性较小，触变性较大，干燥收缩很大，干燥强度较低。由于该粘土矿物中碱金属和碱土金属总含量不高（4．02wt．％），因此烧结温度较高（烧结温度范围为1250℃-1300℃），并且其含有较多的Fe2O3（1．34wt．％）和TiO2（3．36wt．％），导致烧成（1250℃）白度较低，仅为34．84％。

A位稀土离子La^(3+)掺杂BNBST弛豫铁电陶瓷的储能特性增强研究

在A位稀土离子La^(3+)掺杂BNBST中设计Sr^(2+)空位进行电荷补偿,采用传统固相法制备了Bi_(0.3)Na_(0.3)Ba_(0.12)Sr_(0.28-1.5x)□_(0.5x)La_(x)TiO_(3)陶瓷(缩写为BNBSLxT,x=0、0.01、0.03、0.05、0.07),研究了不同La^(3+)离子掺杂量对陶瓷相结构、微观结构、介电性能及储能特性的影响。结果表明:所有陶瓷均为单一钙钛矿结构,La^(3+)掺杂可细化晶粒。随着La^(3+)掺杂量增加,陶瓷的剩余极化值大幅度降低,电滞回线从“宽胖型”转变为“细长型”,显著增强了储能特性。BNBSL0.05T陶瓷具有高介电常数ε_(r)(>2000@1 kHz)和低介电损耗tanδ(<10^(-2)@1kHz),在95 kV/cm电场下的储能密度和效率分别为W_(rec)=1.56 J/cm^(3)和η=85.88%,同时具有良好的温度、频率和循环稳定性,可作为低电场下高储能密度脉冲功率陶瓷电容器的候选材料。

Sb掺杂对0.96(K_(0.49)Na_(0.51))(Nb_(0.97-x)Ta_(0.03)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷结构与电性能的影响研究

采用固相法制备了0.96(K_(0.49)Na_(0.51))(Nb_(0.97-x)Ta_(0.03)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)ZrO_3(0.96KNNTS_x-0.04BNKZ x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)无铅压电陶瓷,研究了Sb掺杂量对0.96KNNTS_x-0.04BNKZ陶瓷相结构、微观结构和电性能的影响规律。X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析结果表明:0.96KNNTS_x-0.04BNKZ陶瓷具有纯钙钛矿结构,随着Sb掺杂量x的增加,陶瓷由正交-四方两相共存逐渐转变为四方相,在x≤0.01时,陶瓷为正交-四方两相共存的多型相转变(Polymorphic Phase Transition,PPT)结构,而当x≥0.02时,陶瓷则转变为四方相结构。在PPT向四方相转变的组成边界x=0.02处,陶瓷具有优异的电性能:压电常数d_(33)=345 pC/N,机电耦合系数k_p=39.2%,机械品质因数Q_m=51,介电常数ε_(33)~T/ε_0=1520,介电损耗tanδ=2.7%,剩余极化强度P_r=15.4μC/cm^2,矫顽场E_c=1.09 kV/mm,居里温度T_c=275℃。

两步烧结法制备Mn掺杂Bi4Ti2.85Nb0.15O12陶瓷的微观结构与电性能研究

采用两步烧结法制备了Bi4Ti2.85Nb0.15O12＋0.2 wt%MnO2（BITN-Mn）铋层状无铅压电陶瓷,研究了两步烧结工艺对BITN-Mn陶瓷的微观结构和电性能影响规律。通过优化两步烧结工艺条件获得了具有均匀细小晶粒结构的致密陶瓷体,其压电常数d33达到23 pC/N。此外,该陶瓷还具有其它优异的综合性能：介电常数ε^T33/ε0=170,介电损耗tanδ=0.5%,机械品质因素Qm=2590,500℃下的绝缘电阻率ρ=3.8×10^6Ω·cm,居里温度Tc=665℃,显示了其在高温压电传感器应用方面的潜在价值。

电荷自补偿型稀土离子掺杂钛酸锶陶瓷的结构与储能特性研究

采用固相反应法制备了具有纯立方钙钛矿结构的电荷自补偿型稀土离子掺杂钛酸锶陶瓷,其化学式为Re_(0.02)Sr_(0.98)TiO_3(ReST,Re=Nd,Gd,Er)。SEM分析发现稀土离子掺杂能够有效地抑制晶粒生长。采用HP4292A精密阻抗分析仪、JJC9906-A介电强度测试仪及FMRL偏压测试系统测试了ReST陶瓷的介电性能,研究了不同种类稀土离子掺杂ReST陶瓷的储能特性。结果表明:电荷自补偿型ReST陶瓷的室温相对介电常数显著升高(ε_r>2000@1 kHz)并具有较好的偏压稳定特性。与此同时,ReST陶瓷还具有较低的介电损耗(tanδ<2%@1 kHz)及较高的电击穿强度(E_b>150 kV/cm),适合于中高压固态储能介质材料的应用。

(Zn_(1/3)/Nb_(2/3))^(4+)复合离子改性对BNBST陶瓷电储能特性影响研究

采用固相法制备了(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.65)(Ba_(0.3)Sr_(0.7))_(0.35)[(Zn_(1/3)/Nb_(2/3))_(x)Ti_(1-x)]O_(3)(BNBST-ZN_(100x),x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了不同含量(Zn_(1/3)/Nb_(2/3))^(4+)复合离子对陶瓷相结构,显微形貌,介电及电储能特性的影响。结果表明:BNBST-ZN_(100x)陶瓷为单一赝立方相,晶粒尺寸在1.1μm左右,晶界清晰可见,致密性良好。随着x值增加,介电峰逐渐被压低并展宽,表明(Zn_(1/3)/Nb_(2/3))^(4+)复合离子有效改善了BNBST陶瓷介温稳定性。高温下Bi、Na离子挥发和氧空位的共同作用可能是BSBNT-ZN_(100x)陶瓷的导电机理的原因,并且随着ZN的增加氧空位导电起主导作用。BNBST-ZN_(100x)陶瓷的P-E回线随x值增加逐渐向细长型转变,x=0.08组成在110 kV/cm电场下具有高的储能密度W_(rec)=1.3 J/cm^(3)和储能效率η=94%。此外,在30℃-150℃范围内、10^(5)次电循环条件下,x=0.08组成样品具有良好的温度稳定性及抗疲劳特性,可用于脉冲功率型陶瓷电容器制作候选材料。

(0.94-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-x(K_(0.9)Na_(0.1))NbO_3-0.06BaTiO_3无铅陶瓷的结构与电储能特性研究

采用固相法制备了(0.94-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-x(K_(0.9)Na_(0.1))NbO_3-0.06BaTiO_3((0.94-x)BNT-x KNN-0.06BT,x=0,0.03,0.06,0.09,0.12,0.15)无铅储能陶瓷,系统研究了(K_(0.9)Na_(0.1))NbO_3(KNN)添加量x对陶瓷相结构、微观结构和电储能特性的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明:当x≤0.03时,陶瓷为纯立方钙钛矿结构,而当x≥0.06时,出现第二相。扫描电子显微镜(SEM)结果显示各陶瓷具有高的致密度。采用HP4294精密阻抗分析仪测试了陶瓷的介电性能,采用美国Radiant铁电分析仪测试了陶瓷的电滞回线并计算了其储能密度和能量效率。结果表明在1120℃烧结温度下制备的(0.94-x)BNT-x KNN-0.06BT陶瓷,当x=0.03时,陶瓷具有优异的性能:相对介电常数ε_(33)~T/ε_0=2440,介电损耗tanδ=5.1%,在外加电场90 k V/cm条件下,其有效储能密度γ达到1.43 J/cm^3,且具有较高的能量效率η=72.5%,表明该陶瓷可应用在高压储能陶瓷电容器中。

Al2O3短纤维增强硅基日用陶瓷的研究

以硅基日用陶瓷为基体,Al2O3短纤维为第二增强相,通过球磨混料、烘干、分散过筛、干压成型以及普通高温烧结等步骤制备Al2O3短纤维/硅质陶瓷基复合材料,研究了Al2O3短纤维掺杂量及烧结温度对硅质日用陶瓷的物相、显微结构、抗弯曲强度、弹性模量、吸水率及体积密度的影响规律,并对其增强机理进行了分析,结果表明:当烧结温度为1260℃,Al2O3短纤维掺杂量为5%时,Al2O3短纤维/硅质陶瓷基复合材料的抗折强度为103.6 MPa,弹性模量为16.7 GPa,体积密度为2.3873 g/cm^3,吸水率为0.34%。未添加Al2O3短纤维的空白样品的抗折强度为52.1 MPa,弹性模量为12.4 GPa,体积密度为2.1412 g/cm^3,吸水率为0.31%,强度提升达到99.25%。

A位Ce掺杂对CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)铋层状高温压电陶瓷电性能的影响研究

采用固相反应法制备了Ce_(x)Ca_(1−x)Bi_(4)Ti_(4)O_(15)(CCBT,x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)铋层状高温压电陶瓷,研究了A位Ce掺杂对陶瓷晶体结构、微观结构、介电、压电性能的影响规律。结果表明:所有样品的主晶相均具有m=4的铋层状结构,当x≥0.08时,出现Bi_(2)Ti_(2)O_(7)焦绿石杂相。当Ce掺杂量x=0.06时,样品具有最高的压电常数(d_(33)=17 pC·N^(−1)),是纯CBT陶瓷(d_(33)=8 pC·N^(−1))的两倍以上。同时,该陶瓷还具有居里温度高(T_(c)=773℃)、室温下介电损耗低(tanδ=0.7%)、电阻率高(ρ=6.4×10^(7)Ω·cm@500℃)的特点,且在550℃退火后,其d_(33)仍保持14.2 pC·N^(−1),超过室温值的80%,是制作高温压电传感器的理想陶瓷材料。

W^6+改性对Bi4Ti3O(12)高温压电陶瓷电性能影响研究

采用传统固相法制备WO3掺杂Bi4Ti3O(12)(Bi4Ti(3-x)WxO(12),BITW,0.00≤x≤0.16)层状高温压电陶瓷,研究了W^6+掺杂对Bi4Ti3O(12)(BIT)陶瓷晶体微观结构与电性能的影响。研究表明适量的W^6+掺杂能使BIT陶瓷的晶粒尺寸细化且均匀,有效地提高了陶瓷的致密度,且WO3的引入降低了BIT陶瓷的电导率和介电损耗,提高了其压电与机电性能。当WO3掺杂量x=0.14时,陶瓷具有如下优异性能:压电常数d(33)=16 p C/N,平面机电耦合系数kp=8.1%,机械品质因数Qm=1942,介电常数εr=160(@100 k Hz),介电损耗tanδ=0.16%(@100 k Hz),居里温度Tc=632℃,在500℃下,电阻率ρ=9.4×10^7Ω·cm,表明BITW陶瓷在高温应用方面具有很大的前景。

烧结温度对Er掺杂Bi4Ti3O12陶瓷发光性能的影响

近些年,稀土掺杂铋层状结构铁电体(BLSFs)的上转换发光引起了学术界广泛关注,特别是,以单晶、晶粒取向/织构陶瓷和玻璃陶瓷形式存在的可用性Bi4Ti3O12促进了对上转换(UC)发光的研究。采用固相法制备了Bi4-0.05Er0.05Ti3O12铋层状压电陶瓷,利用XRD粉末衍射,SEM扫描电镜和F-4500FL光度计研究了烧结温度对陶瓷样品的上转换发光性能的影响。研究发现,烧结温度分别为950℃,1000℃,1050℃,1100℃和1150℃的陶瓷样品均为单一的正交相。在一定烧结温度范围内,随着烧结温度升高,晶粒尺寸变大,层状特征越明显,气孔度显著降低,UC发光强度增强,而当烧结温度高于1150℃时,UC发光强度急剧下降,与高温加剧Bi3+的挥发有关。

一般本科院校教师教学科研双重角色存在的问题及对策

教学和科研,是高校教师的两个立足之本,更是高校赖于生存的两条生命线。当前,高校教师普遍担任着教学和科研双重角色,然而在一般本科院校当中,由于存在价值理念偏差和职称晋升机制不合理等主客观因素,导致教师在处理教学和科研两个角色的关系中出现了诸多问题,需要寻求合适的应对策略来解决,进而促进一般本科院校教学和科研的携手并进。

Re_2O_3(Re=Pr,Nd)掺杂SrTiO_3陶瓷的结构与储能特性

采用固相法制备了稀土氧化物Re2O3(Re=Pr,Nd)掺杂SrTiO3陶瓷,其化学式为[Re0.02Sr0.97(VSr)0.01]TiO3(Re0.02Sr0.97TiO3:Re-STO,Re=Pr,Nd)。XRD分析结果表明,Re-STO陶瓷具有与纯SrTiO3(STO)陶瓷类似的单一立方钙钛矿结构。SEM分析发现Re-STO陶瓷的晶粒尺寸分布很不均匀,大晶粒在10μm左右,而小晶粒只有1μm左右,小晶粒填充在由大晶粒形成的晶界或三角晶界处。采用HP4294精密阻抗分析仪、JJC9906-A介电强度测试仪以及FMRL偏压测试系统测试了Re-STO陶瓷的介电性能,并评价了其储能特性。结果表明:在最佳烧成温度1350℃制备的Re-STO陶瓷在1 kHz下的相对介电常数(Pr-STO:εr=1860;Nd-STO:εr=1670)是纯STO陶瓷的(εr=300)5倍以上,而介电损耗则保持在0.03(1 kHz)以下;Re-STO陶瓷具有较高的击穿强度Eb>15 kV/mm;在本研究的偏压测试条件范围内,Re-STO陶瓷的εr变化均在±12%以内,其储能密度与偏压则符合二次抛物线关系。因此Re-STO陶瓷可近似认为是线性电介质,是中高压固态储能介质材料理想的候选体系。本研究还对Re-STO陶瓷的相结构、微观结构以及可能的缺陷结构与其介电性能、储能特性之间的关系进行了讨论。

第二相CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)改性BSBNT弛豫铁电陶瓷的结构和介电储能性能研究

采用固相法制备了(Ba_(0.3)Sr_(0.7))_(0.35)(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.65)TiO_(3)-xwt%CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)(BSBNT-xwt%CCTO,其中x=5,10,15,20)陶瓷,研究了CCTO含量对BSBNT陶瓷的相结构、显微结构和电学性能影响。当x≤15时,陶瓷存在BSBNT和CCTO两相;而当x=20时,检测出少量的CuxOy氧化物相。CCTO的引入使得陶瓷晶粒尺寸明显降低,且保持良好的致密度。同时,陶瓷的介电峰逐渐展宽,温度稳定性TCC150℃获得提高,介电常数与损耗也呈现良好的频率稳定性。随着CCTO含量增加,BSBNT-xwt%CCTO陶瓷的电滞回线逐渐向“细长”型转变。在E=80 kV/cm电场强度下,BSBNT-10wt%CCTO陶瓷具有优化的能量密度Wrec=0.72 J/cm^(3),相应效率η=63.4%,可用于脉冲功率电容器制作。