高介电常数聚酰亚胺/钛酸钡复合膜的制备与性能研究

通过将聚酰胺酸溶液与硅烷偶联剂处理的钛酸钡(BaTiO3) 粒子进行溶液共混,亚胺化后得到高介电常数的聚酰亚胺/BaTiO3 复合膜。改性后的Ba TiO3 粒子可以均匀地分散在聚酰亚胺基体中, 制备过程中BaTiO3 粒子未发生经晶型改变,而聚酰亚胺分子链的堆积密度有所变化。复合膜的介电常数和介电损耗随着BaTiO3 粒子含量的增加而增加,在50%(体积分数)时,介电常数可达35,介电损耗为0.0082(10kHz),而且在相当大的温度和频率范围内保持稳定,是一种综合性能良好的高介电常数材料。

钛酸锶钡(BST)薄膜的介电性能研究

采用射频磁控溅射法制备了BaxSr1-xTiO3(简称BST)薄膜材料,研究了不同膜厚、晶粒尺寸的BST薄膜的介电系数温度特性(εr T)、频率特性(εr f)、电压特性(εr U)及损耗的温度特性(tgδ T)、频率特性(tgδ f),找出了BST薄膜的非线性、损耗随尺度变化的规律。

Ba_(1-1.5y)La_yZr_xTi_(1-x)O_3固溶体的合成、结构与介电特性

用软化学合成方法在１００℃以下制备了一系列Ｂａ１１５ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１ｘＯ３（０＜ｘ＜０３，０≤ｙ≤００８）固溶体纳米粉末。ＸＲＤ物相分析及晶间距组成图表明，产品为完全互溶取代固溶体。用ＴＥＭ观察可知其粒子为均匀球形，平均粒径为６０纳米。通过制陶实验，对该系列固溶体的介电特性分别进行了测试。结果表明：采用化学掺杂方法在ＢａＴｉＯ３中掺入适量锆、镧后，样品的室温介电常数可提高到３０，０００以上，并呈现出规律性。

固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响。采用固相法在不同温度下烧结钛酸钡陶瓷。结果表明,不同烧结温度对钛酸钡陶瓷晶体结构、微观形貌、介电常数、介电损耗、居里温度等都会产生不同的作用效果。钛酸钡陶瓷只有在最佳烧结温度附近才具有最好的结构和性能,烧结温度过低会使烧结过程不充分,引起过多的点缺陷;而过高的烧结温度也会由于过烧现象的存在而使晶粒与晶界间相互作用出现异常,两种情况都会导致钛酸钡陶瓷介电性能的劣化。

锶掺杂的钛酸钡陶瓷制备及介电性能

钛酸钡作为一种高介电材料,在相变温度120℃附近具有较大的介电常数,为了更好应用于电子陶瓷材料中,需添加锶、锆、硅等掺杂物降低其相变温度至室温附近。本文用固相反应法制备了多种比例锶掺杂的钛酸钡陶瓷(Ba1-xSrxTiO3)。在不同频率下对其介电性能与相变温度做了对比研究。研究结果表明:一定比例锶掺杂能提高钛酸钡陶瓷的有效介电常数,同时随着掺杂比例增加可使相变温度向低温方向移动。x=0.3的锶掺杂比例使钛酸钡的相变温度移至室温附近,介电常数高于6 000,满足了一般电容器的工作环境要求。

Al_2O_3不同掺杂方式对钛酸钡介电性能的影响

采用固相法制备了掺杂1 mol%Al2O3和1mol%Al2O3-2mol%BaO两组钛酸钡陶瓷样品。结果表明:Al2O3两种掺杂方式对钛酸钡的作用效果存在差异,其中Al2O3-2BaO共掺杂的作用效果较强,这与不同掺杂方式所引起的钛酸钡陶瓷的晶格变化差异有关。两种掺杂方式均使钛酸钡陶瓷的εmax减小,居里温度降低,介质损耗降低,同时伴有介温峰展宽,且由于弥散相变的存在其室温介电常数呈增大之势。

Sr/Zr掺杂以及抛光对BaTiO_3陶瓷结构和介电性能的影响

采用冷压陶瓷技术制备了(Ba0.75Sr0.25)TiO3、Ba(Ti0.8Zr0.2)O3、(Ba0.75Sr0.25)(Ti0.8Zr0.2)O3陶瓷.XRD结果表明,Sr和Zr在BaTiO3的Ba位、Ti位、及Ba/Ti双位并入均具有高固溶性,且为没有超结构特征的单相钙钛矿结构.Sr/Zr的双位并入加快介电峰向低温的移动.Sr掺杂对Ba(Ti0.8Zr0.2)O3介电峰移动率的贡献为-1.5℃/mol%Sr.抛光技术对介电温谱的影响研究表明,尽管水抛光导致(Ba0.75Sr0.25)(Ti0.8Zr0.2)O3陶瓷颜色变暗,但晶体结构不变、介电峰值降低.

BaSn_xTi_(1-x)O_3固溶体的合成、结构与性能研究

本文利用湿化学方法,采用四氯化钛、四氯化锡和氢氧化钡分别作为钛、锡和钡源,在100℃以下一步法合成了BaSn_xTi_1-xO_3(0<x<0.3)固溶体.经XRD和SEM分析,产品为立方晶系的完全互溶固溶体,粒子外现为球形,粒度0.2μm,制陶实验表明,在BaTiO_3;纯相中掺入适量锡以后,室温介电常数可提高2～4倍.

钛酸锆-铌酸镁系高频介质陶瓷的制备及介电性能的研究

采用固相反应的方法制备粉料,合成了一种新型的(Zr1/2Ti1/2)1x(Nb2/3Mg1/3)xO2 (x=0.05～0.30)高频介质陶瓷。XRD分析确定粉料为单相,其晶相为ZrTiO4结构。瓷片在1 430～1 470℃之间烧结。讨论了收缩率与烧结温度的关系以及介电性能随烧结温度的变化,探讨了不同配比对材料电性能的影响,确定出最佳烧结温度为1 460℃。在1 MHz下测试了材料的介电常数及损耗。相对介电常数在26～34之间。配比为x=0.25的材料,品质因数可达到1×104。

掺杂B_2O_3对(Zn,Mg)TiO_3固溶体结构和性能的影响

研究了B2O3对(Zn0.65Mg0.35)TiO3固溶体的烧结温度、晶相结构和介电性能的影响。结果表明,B2O3明显降低烧结温度,并与ZnO形成新的晶相Zn3B2O6或ZnB4O7,随着B2O3的增加,介电常数(εr)逐渐减小,频率温度系数(τf)从正值向负值方向变化。当w(B2O3)=6%时,烧结温度为890℃;εr=15.3,TEM谐振器的品质因数QTEM=255,τf=-86×10-6.℃-1。调节w(B2O3)=4%～6%,能得到τf=0的组成。该文首次采用了介质同轴谐振器的品质因数Q值和来评价材料的介电特性,对材料的实际应用具有重要的指导作用。

Ba_(1-x)Sr_xTiO_3·yLa_2O_3固溶体的合成、结构与性能

用化学掺杂方法合成了Ｂａ１－ｘＳｒｘＴｉＯ３和Ｂａ０９Ｓｒ０１ＴｉＯ３·ｙＬａ２Ｏ３（０≤ｘ≤１，０≤ｙ≤０３）系列固溶体超细粉末。ＸＲＤ证实，当ｘ＝１，ｙ＝０时，为四方晶系ＢａＴｉＯ３纯相，当０＜ｘ＜１，０＜ｙ≤０３时，得到一系列完全互溶固溶体，结果符合Ｖｅｇａｒｄ定律。ＳＥＭ观察粒子为球形，大小均匀，粒度０２～０３μｍ，制陶实验发现，钛酸钡经化学掺杂后，室温介电常数显著提高，当ｘ＝０１，ｙ＝００２时，ε可达３００００，比ＢａＴｉＯ３纯相的室温介电常数提高２０倍。

La^(3+)掺杂对钛酸钡陶瓷结构和介电性能的影响

以偏钛酸为钛源,La3+为施主,采用低温固相化学反应法制备了BaTiO3粉体及La3+掺杂BaTiO3陶瓷。用XRD、SEM、Precision LCR Meter对样品的物相组成、表面形貌以及介电性能进行了表征。结果表明:通过该方法制备的BaTiO3样品为四方晶系结构,并且随着La3+掺杂浓度的增加,样品的四方晶系减弱,居里温度(Tc)温度降低,BaTiO3的晶粒尺寸逐渐减小,陶瓷介电常数逐渐增大,介电损耗略有增加。当掺杂量为x=0.005时,得到了在居里温度Tc=109℃左右下,介电常数为8000,介电损耗为0.006左右的钛酸钡陶瓷。

富钛型钛酸锶钡基陶瓷的微观结构与介电性能

采用传统固相法制备Nd_2O_3掺杂富钛型(Ba0.75Sr0.25)Ti1+xO3(x为摩尔比)陶瓷,通过扫描电镜及LCR测试系统,研究不同x值、Nd_2O_3掺杂量及烧结工艺对钛酸锶钡基陶瓷微观结构与介电性能的影响。结果表明,随着x值及Nd_2O_3掺杂量增大,陶瓷试样均出现柱状第二相。当x=0.01且w(Nd_2O_3)=0.4%时,陶瓷试样经1 250℃烧结2h后,其室温相对介电常数(εr)高达8.67×103,介电损耗(tanδ)仅为7.87×10-3。随着x值及Nd_2O_3掺杂量增大,陶瓷的居里峰显著移动。

P(VDF–HFP)/BST纳米复合薄膜的制备及介电、储能性能

采用溶液铸造法,以聚(偏氟乙烯–六氟丙烯)[P(VDF–HFP)]为基体、钛酸钡锶(BST)为填料制备了纳米薄膜材料。对薄膜的物相组成和微观形貌进行了表征,研究了BST含量对薄膜介电性能和储能性能的影响。结果表明,随着BST含量的增大,薄膜的介电常数显著上升,介电损耗在中、高频区域有所下降,击穿强度逐渐减小,薄膜的充电能量密度显著增大;介电常数的实测值与Maxwell-Wagner理论模型计算值基本吻合,表明填料和基体结合良好,薄膜材料内部组织均匀,无明显缺陷。此外,从实际应用的角度讲,外加电场强度低于800 kV/cm或介于800~2100 kV/cm时,为了获得最大的放电能量密度,应分别选用BST体积分数为30%或20%的P(VDF–HFP)/BST复合薄膜材料。

烧结温度和升温速率对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相法制备BaTiO_(3)陶瓷,研究了烧结温度和烧结升温速率对陶瓷试样晶体结构、微观形貌、介电性能的影响。实验表明,所制陶瓷均为四方相钙钛矿晶格结构。烧结温度低会造成较多点缺陷,随烧结温度的增大,晶体均匀度和致密性有效提高,晶粒尺寸增大有助于促进畴壁运动,介电性能有所提升。烧结升温速率过慢同样会造成点缺陷浓度增多,且有液相生成,气孔较多,气孔含量高会降低介电性能的稳定性、减小介电常数、增大介电损耗;提高升温速率同样有助于提高晶粒尺寸、均匀度和致密性,当晶粒尺寸到达单畴晶粒尺寸附近时,内应力为0,90°铁电畴贡献高介电常数;但过快的升温速率会出现“过烧现象”,致使介电性能下降。当以5℃/min的烧结升温速率升温至1 275℃时,介电常数最大,介电损耗最小,其值分别为ε=2 374,tanδ=0.023 18。

Ho_(2)O_(3)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_(3)-Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)陶瓷的结构与介电性能研究

采用固相反应法制备不同质量百分含量Ho_(2)O_(3)掺杂的0.97Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_(3)-0.03Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)(x=0,1,2,3,4)介电陶瓷体系,借助XRD,SEM及介电测试系统,探讨了陶瓷的微观形貌、低频介电性能尤其是弛豫行为随Ho_(2)O_(3)含量的变化趋势.结果表明:所有制得陶瓷均为单相钙钛矿结构,随Ho_(2)O_(3)含量增大,所有陶瓷体系晶格常数减小,平均晶粒尺寸增大,居里温度减小,弥散相变及频率色散强度先增大后减小.此外,适量Ho_(2)O_(3)掺杂可提升陶瓷的室温介电性能及介电温度稳定性,为其作为瓷介应用于Y5V型多层陶瓷电容器提供了可能.

Gd_2O_3掺杂对BZT基陶瓷结构和介电性能的影响

以碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆等为主原料,以氧化钆为掺杂剂,采用传统固相法分别于1 250,1 280,1 300,1 330℃下制备了BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(BZT)+x Gd_2O_3(0≤x≤0.7%)陶瓷样品。XRD结果表明,Gd^(3+)掺杂后的陶瓷样品主晶相不变,均为钙钛矿结构。SEM结果表明,随着Gd3+掺杂量的增加,陶瓷的晶粒尺寸先减小后增大。陶瓷样品的体积密度和介电常数在x=0.2%,0.6%时出现较高值,介质损耗tanδ随Gd^(3+)掺杂量的增大呈减小趋势。Gd_2O_3掺杂改善了BZT陶瓷的介电温度特性,具有一定的移峰与压峰的作用。

(1-x)BaTiO_(3)-xDyFeO_(3)二元固溶体系的磁性性能

采用固相反应法制备了(1-x)BaTiO_(3)-xDyFeO_(3)二元体系钙钛矿结构固溶体陶瓷,研究了其磁性性能随组分和温度的演变规律,分析了相组成对磁学特性的影响。结果表明:随着x的增大,磁性元素浓度增加导致高场下磁化强度以及动态磁化率大体呈上升趋势;分别对静态和动态磁化率随温度变化曲线进行拟合,发现均可满足Curie-Weiss定律,但两者拟合参数显示出明显差异。在中间组分范围出现少量磁性的焦绿石相以及类DyFeO_(3)相,这些相在低磁场下对磁性性能影响显著,导致对应磁学参数具有明显的波动。