CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。

烧结温度对Zn-Nb共掺Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷微结构与介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y5V型Zn、Nb共掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷,通过XRD、SEM等分析检测手段对样品进行表征。研究了烧结温度对陶瓷相组成、微观结构、介电性能及介电弛豫的影响。结果表明:样品为单一的四方相钙钛矿结构,随着烧结温度的增加,陶瓷晶粒尺寸与介电常数增大,弥散相变系数(γ)先增加后减小。当陶瓷的烧结温度为1 280℃时,陶瓷的平均晶粒尺寸约为3μm、密度(6.0346g/cm^3)与γ(1.909 2)达到最大值,室温相对介电常数(ε_r)和介电损耗(tanδ)分别为14 849和0.37%。

Ba_(1-x)Bi_x(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷的介电弛豫特征

采用固相反应法制备了Ba1-xBix(Ti0.9Zr0.1)O3(x=0.01,0.02,0.03,0.04)陶瓷,X射线衍射分析表明所有样品均是四方晶体结构,3%mol的Bi3+能够完全溶入钙钛矿晶格中。不同频率下Ba1-xBix(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的介电温谱显示所有样品均表现出弥散相变的特征,在x≥0.02的三组样品又表现出弛豫铁电体的特征。通过纳米极性微区和畴壁探讨了弛豫现象产生的机理。

MoO_3掺杂Ba_(0.98)Bi_(0.02)(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷的介电性能研究

采用固相反应法制备了Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xMoxO3(x=0,0.01,0.03,0.05)陶瓷,研究了MoO3掺杂对Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的相结构、表面形貌和介电性能的影响。X射线衍射分析表明所有样品均是四方晶体结构,x=0.03时Mo6+能够完全溶入Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷晶格中。所有陶瓷样品均表现出弛豫铁电体的特征。掺杂MoO3后,陶瓷晶粒尺寸减小,介电常数提高,介质损耗、剩余极化强度、矫顽场强均减小。当x=0.01时,陶瓷介电性能最佳:εmax=7129(10 kHz),tanδ=0.011 6。

(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3无铅压电陶瓷的结构与性能

采用流延叠层成型工艺制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-5%(Ba0.85Ca0.15)TiO3(BCZT-5%BCT)无铅压电陶瓷,研究了BCZT-5%BCT陶瓷的微观组织结构对电性能的影响规律,研究表明,BCZT-5%BCT陶瓷的晶粒尺寸对其压电、介电与铁电性能影响显著,在1 500℃下烧结时,BCZT-5%BCT陶瓷的晶粒尺寸随烧结保温时间的增加呈现先增大后减小的趋势,烧结保温时间为8h的样品中晶粒尺寸最大,此时BCZT-5%BCT陶瓷的压电与铁电性能最优,即压电常数(d33)约为218pC/N,剩余极化强度2Pr约为30.48μC/cm2,介电常数(εr)约为1 617,介电损耗(tanδ)约为0.037,居里温度(TC)约为90.6℃。

预烧温度对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3压电陶瓷电性能的影响

采用固相法分别在1100~1250℃的预烧温度下制备了(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Hf_(0.1))O_3(BCHT)无铅压电陶瓷,通过对所制备陶微观结构和电性能的测试,发现:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随预烧温度的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,预烧温度在1150~1250℃时两相共存;样品的压电常数d33、剩余极化强度Pr均随预烧温度的升高呈现先减小后增加的趋势,相对介电常数ε_r、弥散系数γ呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低。样品的综合性能在预烧温度1250℃处达到最佳值:d_(33)=525 pC/N,Pr=10.2μC/cm^2,E_c=1.30 kV/cm,ε_r=17699,γ=1.65,表明该材料具有良好的应用前景。

烧结保温时间对Ba(Zr0．1Ti0.9)O3-Zn-Nb陶瓷微观结构与介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y5V型Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-Zn-No陶瓷,通过XRD、SEM等分析检测手段对样品进行表征。研究了烧结保温时间对Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-Zn-No陶瓷相组成、微观结构、介电性能及介电弛豫的影响。结果表明:样品均为单一钙钛矿结构,且随着烧结保温时间的增加,陶瓷晶粒尺寸与介电常数增大,弥散相变系数(y)先增加后减小。

Nd_2O_3掺杂(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷的结构及微波性能

采用传统的固相反应法制备(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)+x%Nd_2O_3(质量分数0≤x≤8,BSN)系微波介质陶瓷,并对其物相组成、晶体结构及微波介电性能进行分析。研究结果表明,Nd_2O_3含量的增加降低了BSN陶瓷的烧结温度,陶瓷的主晶相为SrLa_4Ti_4O_(15)相,并伴随有少量第二相La_2TiO_5的生成。在微波频率下,随着Nd_2O_3含量的增加,BSN陶瓷的介电常数及谐振频率温度系数变化小,品质因数与频率之积(Q×f)值提高,优化出掺杂4%Nd_2O_3的(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=43.2,Q×f=42 015 GHz(6.024 GHz),τf=-9.6μ℃-1。

PLD法制备Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3薄膜及其性能研究

本文采用传统的高温固相反应法制备Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.9)Zr_(0.1)O_3(BCTZ)陶瓷靶材,并利用脉冲激光沉积(PLD)法,在生长有SrRuO_3底电极的SrTiO_3(100)衬底上沉积BCTZ(BCTZ/SRO/STO)薄膜。通过对其生长工艺的探索,在沉积温度780℃,氧压13 Pa,靶间距48 mm,脉冲激光频率2 Hz,激光能量200 m J的条件下可获得高择优取向、高结晶度的BCTZ薄膜。在此工艺条件下,制备不同膜厚的BCTZ薄膜。进一步利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪、铁电测试仪等手段对薄膜的微观结构、厚度和铁电性能进行表征分析。结果表明,所制备薄膜的表面粗糙度随着薄膜厚度的增加而变大。薄膜的铁电性呈现出与薄膜厚度的强相关性,即随着薄膜厚度的增加,BCTZ薄膜的剩余极化值(2Pr)逐渐增大,矫顽场强度(Ec)逐渐减小。

高温质子导体Ba(Ce_(0.8)Zr_(0.2))_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)的合成与性能

采用低温燃烧法合成掺Zr的新型高温质子导体Ba(Ce0.8Zr0.2)0.9Y0.1O3-δ陶瓷粉体。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及激光粒度仪分别对粉体的晶型、微观形貌和粒度分布进行分析。通过控制柠檬酸用量与金属离子摩尔总量的比,直接制备出具有斜方晶钙钛矿结构的纯Ba(Ce0.8Zr0.2)0.9Y0.1O3-δ超细粉体,且粉体粒度分布均匀,平均粒径为5.55μm。粉体烧结性能实验结果表明,粉体在1 200℃发生烧结,在1 300℃下烧结致密,相对密度达到94.32%。

Nd、Ce掺杂BaTiO_3基陶瓷的研制及介电性能研究

本文采用固相法,分别用CeO2和Nd2O3掺杂钛酸钡基陶瓷,对其实验前后进行对比和物相分析,探讨了掺杂比例对其介电性能影响的规律.当w(CeO2)为0.4%时相对介电常数最大(79899),当w(CeO2)为1%时介质损耗最小(0.0223);当Nd摩尔含量为3‰时相对介电常数最大(31309),当Nd摩尔含量为1.5‰时介质损耗最小(0.0457).同时用X衍射法分析了粉体预烧前后的晶相变化和最佳掺杂比例时粉体的晶相变化.在适当条件预烧处理有助于介温谱的变化,介温特性得到改善.本文对所用的掺杂方法的可行性进行了分析.

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。

Yb掺杂对Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷微观形貌及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶一步法制备了Yb掺杂锆钛酸钡基陶瓷,陶瓷样品的容温变化率均符合Y5V标准,通过XRD、SEM等分析检测手段对陶瓷样品进行表征。探讨了Yb掺杂量对锆钛酸钡基陶瓷微观形貌、介电常数、容温变化率及介电损耗的影响。研究表明:随着Yb掺杂量的增大,陶瓷的晶粒尺寸有增大趋势,室温介电常数呈现出先增大后减小的变化趋势;当Yb掺杂量为0.06mol%时,陶瓷的晶粒尺寸较小,陶瓷较为致密,其室温介电常数达到最大值18221,介电损耗较小为0.0061。

Bi_(12)TiO_(20)添加对BCZT陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O_3(BCZT)-x%Bi12TiO_20(x=0.03、0.05、0.1、0.5)陶瓷.通过XRD、介电温度特性、电滞回线测试手段对所制备陶瓷样品的介电性能进行了分析.研究结果表明:当x=0.05时,介电常数在1kHz下达到5 250,介电损耗值是1.5%;样品的最大极化强度、矫顽电场和剩余极化强度随着Bi12TiO_20含量的增加而逐渐降低.当x=0.5时,样品具有较高的储能密度0.388J·cm-3.

不同晶粒尺寸钛锡酸钡陶瓷的烧结及介电性能

利用溶胶包覆和高能球磨的方法,经传统的陶瓷工艺,得到相对密度在95%以上,晶粒尺寸在0.36～23 μm之间的Ba(Ti0.9Sn0.1)O3钛锡酸钡陶瓷.发现用溶胶包覆粉体的方法,可以阻止烧结过程中晶粒的异常长大,并且降低陶瓷的烧结温度.对样品介电性能进行了研究,发现随着晶粒尺寸的减小,Ba(Ti09Sn01)O3陶瓷表现出相对介电常数峰值对应的温度(tm)向低温方向移动,相变弥散程度增加,室温(25℃)相对介电常数先增大后减小的规律.

锂掺杂锆钛酸钡钙陶瓷的制备与表征

采用传统固相法制备了无铅压电陶瓷(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3+x%(质量分数)Li2CO3(x=0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,简写BCTZL-x),通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等表征手段,研究锂对该陶瓷体系的微结构和电学性能的影响。X射线衍射分析表明,烧结于1400℃/2h下的BCTZL-x陶瓷具有典型ABO3型钙钛矿结构。当增加Li的量,陶瓷经历从正交(O)向四方(T)晶相结构转变。当x≥0.3时,掺锂陶瓷结构变得更为致密。BCTZL-0.3体系陶瓷具有较好的电学性能,d33=456pC/N,kp=0.49,εr=4864,tanδ=0.018,Qm=130。

BCTZ纳米线的制备及其在能量采集中的应用

(Ba0. 85Ca0. 15)(Ti0. 9Zr0. 1)O3(BCTZ)是一种具有优异压电性能且无污染的无铅压电陶瓷。采用静电纺丝的方法,制备得到了纯钙钛矿结构的BCTZ纳米线,通过与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合,制得了能量采集器件。为了提高器件的输出性能,实验引入了介电泳的方式来改善纳米线在PDMS中的取向性。实验表明:经介电泳定向后的器件的最大开路电压和短路电流分别可达2. 25 V和27. 3 n A。PDMS具有良好的生物相容性和延展性,基于BCTZ/PDMS薄膜的压电器件在可穿戴微纳米电子器件中将具有巨大的应用潜能。