稀土Nd掺杂对Sr(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3基介质陶瓷巨介电性能的影响

铁铌酸锶是一种重要的介质材料,具有复合钙钛矿结构,同其他介质材料相比,具有相对高的介电常数的优点,在高储能等领域有重要的应用潜力,是一种用途广泛的功能陶瓷材料.实验以Sr(Fe0.5Nb0.5)O3基陶瓷为研究对象,研究了稀土Nd掺杂对该系陶瓷巨介电性能的影响.结果表明:随着Nd3+掺杂量的增加,陶瓷样品的介电常数逐渐变大;随着温度的上升,陶瓷体系的介电常数也逐渐增大;Nd3+含量x≤0.10时,陶瓷样品有着良好的频率稳定性,x=0.10的陶瓷样品在100kHz下有着良好的温度稳定性.

Al-Nb共掺杂对CaCu3Ti4-x(Al1/2Nb1/2)xO12陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了Al-Nb共掺杂的CaCu3Ti4-x(Al1/2Nb1/2)xO12(x=0,0.01,0.03,0.05)陶瓷,研究了Al-Nb掺杂量对于CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷物相结构、微观形貌和介电性能的影响,并对Al-Nb掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明,在x≤0.05时,Al-Nb共掺杂不会影响CCTO的物相组成,但当x=0.05时,会抑制CCTO陶瓷晶粒的生长;当x=0.03时,介电常数在20 Hz^1 MHz的频率范围内显著提高,同时介电损耗在小于10 kHz的频率范围明显降低,综合介电性能得到提升。分析认为,Al-Nb共掺杂时会增大陶瓷晶粒电阻,同时也会提高晶粒的半导化程度,从而增强了CCTO陶瓷的IBLC介电响应。

PbO和Nb2O5共掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备PbO和Nb2O5共掺杂的CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,研究了CCTO巨介电效应机理.通过XRD,SEM,介电频谱及阻抗谱等测试手段,分析纯CCTO陶瓷,PbO掺杂的CCTO陶瓷和PbO、Nb2O5共掺杂CCTO陶瓷的微观结构及介电性能,研究结果表明:掺杂PbO可以显著降低CCTO陶瓷的介电损耗,掺杂摩尔分数2%PbO的CCTO陶瓷的介电损耗从0.13下降到0.03,但其介电常数也显著下降;摩尔分数2%PbO和0.25%Nb2O5共掺杂的CCTO陶瓷,在0.1~1 kHz频率范围内相对介电常数高达4.6×10^4~5.5×10^4,而介电损耗只有0.09左右,且摩尔分数2%PbO和0.5%Nb2O5共掺杂的CCTO陶瓷的相对介电常数在4×10^4左右.因此,PbO和Nb2O5共掺杂可以在增加CCTO陶瓷介电常数的同时降低其介电损耗.结合阻抗谱分析表明,CCTO陶瓷的介电损耗在低频下由晶界电阻决定,在高频下主要受晶粒电容的影响,而介电常数的大小取决于晶粒尺寸和晶界极化,符合IBLC模型.

多阳离子掺杂对(NaLn)Cu_(3)Ti_(4)O_(12)(Ln=Ce;Nd)陶瓷介电性能的影响

高介电的类钙钛矿陶瓷材料的介电性能优化一直是该领域研究热点。本研究采用高温固相法制备了不同烧结温度的(NaLn)Cu_(3)Ti_(4)O_(12)(Ln=Ce;Nd)介电陶瓷材料,探讨了介电陶瓷的物相特性、显微结构和介电性能。结果表明:(NaLn)Cu_(3)Ti_(4)O_(12)(Ln=Ce;Nd)系列陶瓷均为单相陶瓷。随着烧结温度提高,(NaLn)Cu_(3)Ti_(4)O_(12)的介电常数增加,介电损耗变化。不同掺杂离子会使陶瓷内部极化机制发生变化,进而影响陶瓷的介电性能。其中在1000℃制备的(Na_(1/3)Ce_(2/3))Cu_(3)Ti_(4)O_(12)陶瓷具有最高的介电性能,ε=50552(10 Hz);而950℃制备的(Na_(1/2)Nd_(1/2))Cu_(3)Ti_(4)O_(12)陶瓷的介电损耗较小,tanδ=0.09(10 Hz)。

V^(5+)掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的低温合成及烧结性能

采用传统固相反应法以V_2O_5为V^(5+)掺杂源合成制备了CaCu_3Ti_(4-x)V_xO_(12)(CCTVO,x=0%,1%,3%,5%)陶瓷粉体,研究了V掺杂量对Ca Cu3Ti4O12(CCTO)物相低温合成及其低温烧结性能的影响,并对V掺杂CCTO陶瓷的低温合成机理和烧结机理进行了分析。XRD结果表明:当V掺杂量为≥1%时,在870℃煅烧20 h可以完全获得CCTO物相,而未掺杂的样品则含有明显杂相,这说明V掺杂可以实现CCTO物相在低温下的合成制备。但差热分析表明,V掺杂后会提高CCTO发生固相反应的起始温度。分析认为低温下之所以实现CCTO的制备主要得益于V掺杂后会在高温煅烧过程中形成液相而增强了扩散气质和热传递效应。V掺杂量为3%的粉体在920℃相对较低温度下烧结后,具有较大的晶粒尺寸和高达92.4%的致密度,所得陶瓷在20 Hz的低频率下介电常数高达2.28×105。