导读:本文包含了弛豫铁电陶瓷论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:陶瓷,钛酸钡,晶粒,性能,能量,居里,铁电体。
弛豫铁电陶瓷论文文献综述
吴杰[1]（2019）在《PbTiO_3基叁元弛豫铁电陶瓷的晶向织构和电学性能研究》一文中研究指出铁电材料作为一种重要的多功能材料,被广泛应用于现代社会的多个领域。近年来,以铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(PIN-PMN-PT)和铌镱酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(PYN-PMN-PT)等为代表的叁元系铅基弛豫铁电固溶体以高的居里温度、大的矫顽场吸引了材料研究者的广泛关注。目前,合成大尺寸、高性能兼顾高稳定性的压电材料是压电研究领域亟待解决的一个难题。陶瓷织构技术是解决目前压电材料发展困境的一种有效手段。通过在多晶陶瓷中形成晶粒的择优取向生长,可望获得大幅提升的电学性能。本论文中分别以叁方相的PIN-PMN-PT和PYN-PMN-PT叁元弛豫铁电固溶体为基体材料,采用模板晶粒生长法(TGG)制备[001]取向的织构陶瓷,并结合离子掺杂改性技术,改善PbTiO_3(PT)基叁元弛豫铁电织构陶瓷的烧结行为和电学性能,研究陶瓷织构化及离子掺杂对陶瓷的相结构、微观形貌及介电、压电、铁电和机电等性能的影响规律,并在此基础上探讨织构陶瓷中高压电性的起源,以解决目前高性能压电材料研制存在的问题。采用局部微晶转化法合成具有高径厚比的钙钛矿型SrTiO_3和BaTiO_3片状微晶,SrTiO_3微晶径向尺寸为11-16μm,厚度为1.0-1.5μm;BaTiO_3微晶径向尺寸为5-10μm,厚度为0.5-1.0μm。以SrTiO_3微晶为例,采用差热分析、X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析手段,对片状Bi_4Ti_3O_(12)微晶与SrCO_3反应生成SrTiO_3微晶的局部微晶转化过程的相转变和微观形貌演化历程进行了系统地研究,阐明了局部微晶转化过程的演变机制。研究发现,Aurivillius结构的Bi_4Ti_3O_(12)与SrCO_3直接反应生成钙钛矿结构的SrTiO_3,反应过程中没有出现任何稳定的中间第二相,晶格取向保持不变,并且反应产物SrTiO_3继承了前驱体的形貌各向异性。整个局部微晶转化过程分叁个步骤完成:结构转化-微晶剥离,重结晶和晶粒熟化-形貌重塑。研究模板籽晶的种类、含量对TGG法制备PIN-PMN-PT织构陶瓷过程中取向度、相结构和微观形貌的演化,制备了高度[001]择优取向的PIN-PMN-PT织构陶瓷,并系统地研究了陶瓷织构化对PIN-PMN-PT陶瓷的介电、铁电、压电和机电等电学性能的影响规律。研究表明,SrTiO_3微晶与基体发生固溶而裂解失去稳定性;BaTiO_3微晶则成功地引导PIN-PMN-PT基体择优取向生长,进而合成了织构度F_(001)高达93%的PIN-PMN-PT织构陶瓷。PIN-PMN-PT织构陶瓷具有远高于PMN-PT等二元系材料的相转变温度,其中T_(RT)~120℃,T_c~203℃。同时,由于[001]择优取向和沿[001]极化形成的“4R”工程畴结构,织构陶瓷的电学性能相比于普通陶瓷得到大幅提高,相对介电常数ε_r为2531、准静态压电常数d_(33)达824 pC/N、径向机电耦合系数k_p达0.81、矫顽场E_c为8.2 kV/cm、高场压电系数d~*_(33)高达1555 pC/N。其中,织构陶瓷的压电系数达到了普通陶瓷的2倍,机电耦合系数也呈现明显增大。以BaTiO_3片状微晶为模板籽晶,结合TGG法成功合成了F_(001)>95%的PYN-PMN-PT织构陶瓷,系统地研究了PYN-PMN-PT陶瓷织构过程中的相结构变化、微观形貌演变及择优取向演化等过程,阐明了PYN-PMN-PY织构陶瓷的织构机理,并深入讨论了陶瓷织构化、异质模板等对PYN-PMN-PT织构陶瓷的介电、铁电、压电和机电等电学性能以及电学性能的热稳定性、抗疲劳特性等的影响规律,在此基础上阐明了PYN-PMN-PT织构陶瓷电学性能优化的物理机制。研究发现,在保证高织构度前提下,模板含量的降低有利于织构陶瓷的压电和机电性能的提高。其中,3 vol%模板含量织构陶瓷的相对介电常数ε_r为1973、矫顽场E_c为8.7 kV/cm,压电常数d_(33)高达772 pC/N、径向机电耦合系数k_p达到0.82,50 kV/cm电场下的应变S高达0.38%,应变迟滞H_s低至4.5%。BaTiO_3模板的引入几乎没有影响PYN-PMN-PT织构陶瓷的高居里温度,T_c仍保持200℃。异质模板的存在和基体晶格的错置导致陶瓷四方相含量的增多,弱化了铁电叁方-四方相变,使织构陶瓷的温度稳定性得到改善,在室温至140℃范围内高电场压电响应保持稳定。此外,由于织构陶瓷沿[001]方向的高度择优取向,使得织构陶瓷的抗疲劳特性较普通陶瓷大幅优化,1×10~5次交流电场循环后织构陶瓷的极化强度和应变响应保持稳定。研究了掺杂改性对织构陶瓷的织构演化和电学性能的影响规律,并对织构陶瓷高压电性的起源进行了探讨。研究发现,Zn和Mn掺杂虽然会抑制PYN-PMN-PT陶瓷的[001]择优取向生长,但氧空位的存在对电畴翻转的钉扎效应导致样品电性能的“硬化”,具体表现为Zn和Mn掺杂陶瓷矫顽场E_c分别提高为10.3 kV/cm和12.6 kV/cm,介电损耗tanδ分别降至0.81%和0.58%,机械品质因数Q_m分别提高为110和133。Cu掺杂低温下形成的液相,促进了PYN-PMN-PT陶瓷的择优取向生长和致密化演变,975℃低温烧结即可制备F_(001)高达99.3%的PYN-PMN-PT织构陶瓷。织构温度较未掺杂织构陶瓷降低了225℃,织构度也得到明显提高。尤其是,低温烧结PYN-PMN-PT织构陶瓷的d_(33)高达1087 pC/N,k_p高达0.94。Cu掺杂PYN-PMN-PT织构陶瓷的高压电性主要来源于材料压电本征特性的贡献。[001]取向的增强、两相共存态、介电常数增大以及局域极化无序态等因素的共同作用,促进了织构陶瓷压电性能的飞跃。本研究可为新一代高性能弛豫铁电织构材料的设计、制备技术和性能调控奠定实验及理论基础,也为新一代高温压电器件提供可靠的高性能材料,具有重要的科学意义和工程应用价值。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
陈刚[2]（2018）在《BaTiO_3-BiMeO_3弛豫铁电陶瓷的微结构与电性能研究》一文中研究指出弛豫铁电陶瓷具有介电常数高、使用温度范围广、容温变化率小、电致伸缩效应显着、响应速度快等优点,可广泛应用于制作多层陶瓷电容器、微位移驱动器等电子元器件。钛酸钡(BaTiO_3,简称BTO)的介电常数大、无弛豫行为、介电性能的温度和频率稳定性差、居里温度低、电击穿强度低,使BTO陶瓷的应用与发展受到制约。针对上述存在的不足,本文引入容差因子小、居里温度高的BiYbO_3(BY)、BiAlO_3(BA)和BiFeO_3(BFO)等铋基钙钛矿铁电材料分别对BTO进行一元和二元固溶改性,形成新型的BTO基弛豫铁电陶瓷。但这类材料体系由于在烧结过程中铋易挥发从而影响固溶改性效果。而微波烧结具有加热速度快、烧结时间短,烧结温度低等优点,可以有效抑制烧结过程中铋的挥发,从而有利于减小氧空位浓度,降低漏电流,改善BTO基弛豫铁电陶瓷的电性能。因此,本文分别采用常规烧结和微波烧结两种方法制备BTO-BiMeO_3(Me=Yb、Al、Fe)系列铁电陶瓷,系统研究了其微结构、电性能与固溶量、烧结方法的关系,得到如下研究结果:(1)系统研究了BY单组元固溶及烧结方法对BTO铁电陶瓷的微结构、电性能、弛豫特性及储能特性的影响。结果表明:(1-x)BTO-xBY陶瓷的晶体结构随BY量发生改变,当x≤0.03时为铁电四方相,当x≥0.06时为赝立方相;适量引入BY,可以细化晶粒,当x=0.06时其晶粒尺寸最小;BY引入可以提高BTO陶瓷的介电性能温度和频率稳定性,随BY量增加,BTO陶瓷由正常铁电陶瓷转变为弛豫铁电陶瓷,弛豫行为显着增强,电滞回线变纤细,剩余极化强度逐渐降低;储能密度有所提高,能量效率明显增加;微波烧结可提高陶瓷的致密性,抑制晶粒生长,增强弛豫行为,减小漏电流、剩余极化强度和矫顽场强,增大饱和极化强度与剩余极化强度之间的差值,提高储能密度和能量效率。(2)系统研究了BA单组元固溶及烧结方法对BTO铁电陶瓷的微结构、电性能、弛豫特性及储能特性的影响。结果表明:(1-x)BTO-xBA陶瓷的晶体结构随BA量发生改变,当x≤0.04时为四方相,当x≥0.08时为赝立方相,当0.04<x<0.08时,存在四方相与赝立方相共存区域,即准同型相界(MPB);BA引入可以改善陶瓷的致密性,适量固溶BA,可以细化晶粒,当x=0.04时其晶粒尺寸最小;引入BA可以显着提高BTO陶瓷介电性能的温度和频率稳定性;引入BA可以明显改善BTO陶瓷的铁电性,增强其储能特性,当x=0.08时,储能密度最大,当x=0.16时,能量效率最大;微波烧结有利于进一步增强BTO-BY陶瓷的弛豫行为,晶粒尺寸更小,能量效率更高。(3)系统研究了BFO单组元固溶及烧结方法对BTO铁电陶瓷的微结构、电性能与磁性能的影响。结果表明:(1-x)BTO-xBFO陶瓷的晶体结构随BY量发生改变。当x≤0.65时为菱方相,当x≥0.7时为赝立方相,当0.65<x<0.7时,可能存在菱方相与赝立方相两相共存的准同型相界;BFO引入可细化晶粒,适量固溶BFO可以提高BTO陶瓷的致密性,当x=0.7时最致密;BFO引入还可显着改善铁电性和增强BTO陶瓷的磁性能;微波烧结可抑制晶粒生长,与常规相比,微波烧结陶瓷的晶粒更细小、均匀,其铁电性及磁性能均下降。(4)系统研究了BFO固溶及烧结方法对BTO-BY铁电陶瓷的微结构与电性能的影响。结果表明:适量固溶BFO可以提高BTO-BY铁电陶瓷的致密性;随BFO量增加,(0.95-x)BTO-0.05BY-xBFO陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小再增大,当x=0.01时最大,当x=0.02时最小;适量固溶BFO可以提高BTO-BY陶瓷的温度和频率稳定性,增强BTO-BY陶瓷的弛豫行为,BTO-BY陶瓷的介电常数、剩余极化强度、矫顽场强均随BFO量增大先减小后增大,当x=0.01时最小,这与BFO引入造成的氧空位等缺陷和Bi_2O_3助烧剂可以提高陶瓷的致密性有关;微波烧结的晶粒尺寸、铁电性、储能密度及能量效率均小于同成分的常规烧结样品。(5)系统研究了BA固溶及烧结方法对BTO-BY铁电陶瓷的微结构与电性能的影响。结果表明:(0.9-x)BTO-0.1BY-xBA陶瓷晶体结构随BA量发生改变。当x<0.02时为四方相,当x>0.02时为叁方相,在x=0.02时存在叁方相与四方相共存的准同型相界;随着BA量的增加,(0.9-x)BTO-0.1BY-xBA陶瓷的介电常数先减小后增大,介质损耗先增大后减小,且自发极化强度、剩余极化强度、矫顽场强随BA量增加先增大后减小;微波烧结试样的自发极化强度、储能密度和能量效率远高于常规烧结试样,剩余极化强度、矫顽场强则低于常规烧结试样。当x=0.02时,微波烧结试样的自发极化强度、剩余极化强度和矫顽场强最大,分别为20.95μC/cm~2、3.70μC/cm~2、5.86 kV/cm。BTO-BY陶瓷的最高储能密度为0.86 J/cm~3,能量效率为97.44%。(本文来源于《重庆大学》期刊2018-12-01）
徐梦星[3]（2018）在《钛酸钡基无铅弛豫铁电陶瓷的强场电学性能研究》一文中研究指出BaTiO_3(BT)基陶瓷具备优秀的介电、能量储存、能量捕获和电卡制冷等性能,在传感器、储能电容器和固态制冷等领域有着潜在广泛的应用前景。本文采用传统固相反应法成功制备了铁酸铋(BiFeO3)掺杂的(1-x)(0.5Ba0.8Ca0.2TiO3-0.5BiMg0.5Ti0.5O3)-x(BiFeO3)(简写为(1-x)BCT-BMT-xBFO,x = 0.0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07))弛豫铁电陶瓷。系统研究了不同掺杂含量和时效时间对(1-x)BCT-BMT-xBFO陶瓷体系的微观结构、介电性能、铁电性能以及能量储存性能的影响。采用不同烧结工艺成功制备了 x(Ba0.9Ca0.1TiO3)-(1-x)(BaSn0.2Ti0.8O3)(简写为xBCT-(1-x)BST,x= 1.0,0.625,0.60,0.575,0.55,0.525,0.50,0.0)陶瓷。系统研究了不同成分点和烧结工艺对xBCT-(1-x)BST陶瓷的微观结构、能量捕获以及电卡性能的影响。结果表明:(1)BiFeO_3的加入并没有使(1-x)BCTBMT-xBFO陶瓷引入新相,样品均为正交相和四方相共存。当x≤0.04时,正交相逐渐减少,四方相逐渐增加;当x>0.04时,正交相逐渐增加,四方相逐渐减少;当外加电场为100 kV/cm时,BFO掺杂量为0.04时,陶瓷材料中获得的储能密度为0.58 J/cm3,具有最高的储能效率(80.8%),以及高的温度稳定性(130 K的温区范围内,储能效率大于91%);BiFeO_3掺杂含量的增加会导致(1-x)BCTBMT-xBFO陶瓷中大量氧空位的产生,经过时效处理,BFO掺杂量为0.06和0.07陶瓷中的氧空位大量减少,进一步提高了电场击穿强度,从而大大改善了能量储存性能。(2)两步烧结有利于细化xBCT-(1-x)BST陶瓷的晶粒尺寸,提高陶瓷的致密度,并进一步增强陶瓷的电场击穿强度;XRD分析表明xBCT-(1-x)BST陶瓷均位于叁方相、正交相和四方相共存的准同型相界(MPB)附近;两步烧结有利于优化xBCT-(1-x)BST陶瓷的能量捕获性能;当外加电场为40 kV/cm时,组分为x = 0.625陶瓷获得最大的能量捕获值(WPEH～0.246 J/cm3)和电卡制冷温度(△T～0.66 K);低电场下,因缺陷偶极子的作用,一步烧结陶瓷的电卡制冷强度(△T/△E)优于两步烧结陶瓷的电卡制冷强度,组分为x = 0.575陶瓷获得最高的△T/△E(～0.022K·cm/kV)。(本文来源于《广西大学》期刊2018-11-01）
王通,侯宇煊,王渊浩,杨海波,高淑雅[4]（2018）在《BaTiO_3-Bi(Ni_(2/3)Nb_(1/3))O_3弛豫铁电陶瓷结构、介电与储能性能研究》一文中研究指出采用固相法制备(1-x)BaTiO_3-xBi(Ni_(2/3)Nb_(1/3))O_3(x=3,5,7,10,15,20mol%)(简称BTBNN)弛豫铁电陶瓷,研究了BTBNN陶瓷的结构、介电性能和铁电性能.研究结果表明,Bi(Ni2/3Nb1/3)O3(简称BNN)可以有效降低BaTiO3陶瓷的烧结温度.XRD表明BTBNN陶瓷的晶体结构随BNN含量的增加从四方相转变为伪立方的钙钛矿结构.介电温谱结果表明BTBNN陶瓷表现出弛豫铁电陶瓷的特征,最大介电常数εm随BNN含量增加逐渐减小,而最大介电常数对应的温度Tm呈现先减小后增加的趋势.当x=20mol%时,BTBNN陶瓷获得250kV/cm的击穿电场和2.03J/cm3的可释放能量密度.(本文来源于《陕西科技大学学报》期刊2018年05期）
张小帅[5]（2017）在《KNN-A(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(A=Sr,Ba,Bi)透明铁电陶瓷的弛豫调控及其性能研究》一文中研究指出透明铁电陶瓷是一类可以将陶瓷的光学、电学以及机械性能耦合起来产生多功能特性的功能材料,从而在多个领域中具有潜在的应用价值,如未来光计算机技术、智能电子产品、国防军事等领域。本论文以调控陶瓷弛豫结构和晶粒大小为思想,采用传统固相法,在KNN中添加第二组元A(Mg1/3Nb2/3)03(A=Sr,Ba,Bi),改变组分含量和A位离子,实现陶瓷弛豫结构和晶粒大小的调控,从而获得高透明的陶瓷,同时研究陶瓷相结构、微观形貌、光学和电学性能之间的关联。得到了以下主要结论:(1)选用不同MgO原料纯度,研究原料纯度对0.96KNN-0.04SMN陶瓷致密度及其性能的影响。结果表明:高纯度原料有利于获得致密的陶瓷,从而可以提高陶瓷的透光率和电学性能,当MgO原料纯度由98.5%提高到99.99%时,陶瓷的相结构没有发生改变,陶瓷的致密度由96.1%提高到了 97.4%,透光率在近红外区由40%提高到了 50%,同时陶瓷的最大介电常数、剩余极化强度和压电常数也增大。(2)设计并制备(1-x)KNN-xSMN(0.02≤x ≤ 0.08)透明陶瓷,研究SMN含量对陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。研究表明:随着SMN含量的增大,陶瓷相结构由正交相变为伪立方相,陶瓷的晶粒尺寸逐渐变小,x = 0.05时陶瓷的晶粒较小,且分布较为均匀,相对密度达到最大值98.6%。陶瓷的透光率先增大后降低,在x = 0.05时,陶瓷的透光率达到最大值,在近红外区陶瓷的透光率达到60%。陶瓷的最大介电常数、剩余极化强度和压电常数均随着SMN含量的增加而降低,同时居里温度移向室温。此外,△T和扩散因子Y均随着SMN含量的增加而增大,说明陶瓷的弛豫行为增强,使陶瓷内部极性纳米微区或微畴增多,减少了光的散射,提高了陶瓷的透光率。(3)设计并制备(1-x)KNN-xBaMN(0.01≤x ≤ 0.09)透明陶瓷,研究BaMN对陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。结果表明:随着BaMN含量增大,陶瓷相结构由正交相变为伪立方相,且BaMN掺入后,有效抑制了陶瓷晶粒的长大,在0.04≤x≤0.06时,陶瓷获得了细小且均匀分布的晶粒和致密的结构,其相对密度超过99%。陶瓷的透光率先增大后降低,在0.04≤x≤0.06时,透光率相对较高,其值在可见光范围内超过70%,在近红外区超过80%。△T和扩散因子γ均随着BaMN含量的增加先增大后降低,在0.04≤x≤0.06时,γ值分别为1.95、1.97、1.99,接近典型的弛豫铁电体。同时,随着BaMN含量的增大,陶瓷最大介电常数和剩余极化强度逐渐降低,居里温度移向室温。(4)设计并制备(1-x)KNN-xBiMN(0.03 ≤ x ≤ 0.15)透明陶瓷,并研究BiMN含量对陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。结果表明:BiMN掺入后,陶瓷相结构由正交相转变为伪立方相,且有效地抑制陶瓷晶粒的生长,获得较致密的陶瓷,所有陶瓷的晶粒尺寸较小,均小于200 nm。随着BiMN含量的增大,陶瓷的透光率先增大后降低,在0.06≤x≤0.09时,透光率相对较高,其值在可见光范围内超过75%,在近红外区接近85%。△T和扩散因子γ均随着BiMN含量的增加先增大后降低,在0.06≤x≤0.09时,γ值接近2,说明陶瓷变为典型的弛豫铁电体。随着BiMN含量的增大,陶瓷最大介电常数和剩余极化强度先增大后降低,居里温度移向室温,在x = 0.07时,陶瓷最大介电常数和剩余极化强度取得最大值,其值分别为1864和1.9 μC/cm2。(5)通过调节 Bi 含量,设计 0.93KNN-0.07BixMN(x= 0.60,2/3,0.75,0.85,0.95,1.0,1.05)透明陶瓷,进一步研究Bi非化学计量比对陶瓷陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。结果表明:随着Bi含量的增大,陶瓷的相结构并没有改变,均为伪立方结构,且陶瓷的晶粒尺寸较小,Bi含量较多时,Bi以Bi2O3的形式起到烧结助剂的作用,提高了陶瓷的致密度。陶瓷的透光率逐渐增大,当x≥ 0.85时,陶瓷的透光率较高,其值在可见光区超过75%,且透光率趋于稳定。阻抗分析表明,随着Bi含量增大,多余的Bi补偿了 K、Na和Bi元素的挥发,减少了陶瓷内部的缺陷,从而提高了陶瓷的透光率。此外,随着Bi含量的增大,陶瓷的介电常数和剩余极化强度均略微提高。(本文来源于《陕西师范大学》期刊2017-05-01）
吴隆文[6]（2017）在《铁电/弛豫铁电储能陶瓷的制备、性能及机理研究》一文中研究指出本论文围绕铁电/弛豫铁电储能陶瓷而展开,发展了一种钛酸钡基储能陶瓷结构改性的新方法并探讨其机理,开发了一类弱耦合弛豫铁电储能陶瓷,并研究其组成—结构—性能之间的关联及其优异储能特性的起源,建立了数学模型分析影响核壳结构铁电储能陶瓷的关键因素,通过相场模型模拟了铁电陶瓷的动态电击穿过程。发展了通过化学包覆制备局域组分梯度核壳结构钛酸钡基储能陶瓷的新方法。通过溶胶法和溶液沉淀法分别制备了 BaTiO3@SrTiO3和BaTiO3@BiScO3颗粒,并通过控制烧结形成局域组分梯度的核壳结构。结果表明,基于该结构的陶瓷具有宽介温特性以及优异的储能特性,证明该方法用于改进钛酸钡基储能陶瓷的可行性和通用性。开发了一类(1-x)BaTiO3-xBi(Zn2/3Nb1/3)O3弱耦合弛豫铁电储能陶瓷。系统研究其铁电—弛豫铁电转变行为以及组成—结构—性能之间的关联。证明弱耦合弛豫特性的陶瓷在储能方面的优势和机理,探索了其在低温下重入弛豫铁电态的现象和机制。通过组分优化,当x=0.13时,陶瓷具有优异的储能特性,室温下充电能量密度为1.57J/cm3,放电能量密度为1.27J/cm3,能量效率为80.5%。进一步通过Ta取代Nb获得更好储能特性的陶瓷,当Ta含量为15%时,陶瓷具有最优的储能特性,室温下,充电能量密度为1.55J/cm3,放电能量密度为1.44J/cm3,能量效率为92.5%。同时,该组分的陶瓷的储能密度和功率密度具有良好的温度和频率稳定性,并且该组分的陶瓷具有在相对高温(150℃)下工作的可行性。建立了核壳结构铁电储能陶瓷的数学模型。通过泰森多边形随机生成了虚拟核壳结构陶瓷,假定壳部为线性电介质,通过经典的双曲正切和修正的双曲正切函数描述铁电核部的极化响应,系统分析了陶瓷内电场分布、介电非线性以及极化行为。说明了获得高储能密度最有效的方式是通过提高核部的饱和极化,降低核部的剩余极化,同时将壳部分数控制在一个合适的范围。通过相场模型模拟了铁电陶瓷动态电击穿过程。研究了关键材料参数对击穿行为的影响,结果表明提高晶界厚度、增加非线性因子、增大晶粒晶界击穿能之比以及减小晶粒晶界介电常数之比有利于提高陶瓷的击穿场强,并结合陶瓷内部介电常数和电场分布的变化对这些因素的作用机理进行了解释。(本文来源于《清华大学》期刊2017-01-01）
李振林[7]（2016）在《储能用钛酸锶钡基弛豫铁电陶瓷的结构与性能研究》一文中研究指出随着电子工业的发展,在电网系统、脉冲功率技术以及混合动力车等领域迫切需求一种能够提供高功率、迅速充放电、储能密度高的电介质材料。本文选用钛酸锶钡为研究对象,研究了基体组成、铋离子取代、CaZr O3掺杂及制备工艺对(Ba,Sr)TiO3陶瓷的相组成、显微结构、介电性能、耐压和储能特性的影响,探讨了材料结构和性能之间的关系。用传统固相法制备了(BaxSr1-x)0.85Bi0.1TiO3陶瓷,并研究了其储能特性。研究发现随钡含量增加,室温下,击穿场强递减,介电常数增加。材料的居里温度从低温向室温偏移,P-E曲线呈现电滞回线响应,储能效率降低。在钡锶比小于4:1时,室温下的介电损耗均保持在较低水平,在10-4数量级。当钡锶比升高到4:1,介电损耗升高到接近10-3数量级,储能效率降低到69.35%,而且介电常数在室温附近的温度稳定性变差。研究了Bi含量对(Ba0.6Sr0.4)1-3/2xBixTiO3陶瓷(0.4≤x≤1.0)结构、介电性能及储能特性的影响。XRD结果表明,当Bi的含量在所有组分内,Bi均可固溶到(Ba0.6Sr0.4)TiO3晶格中,陶瓷为单一的钙钛矿结构。Bi3+的引入,可以促进烧结,降低陶瓷烧结温度。随着铋含量增加,居里峰被压缩展宽并向低温方向移动,材料弛豫特性增强,弛豫因子升高,相应地储能效率也得到升高。当x从0.4增加至1.0时,陶瓷材料的储能效率从60.80%上升到75.74%(E=70kV/cm)。与此同时,随着Bi含量的增加,陶瓷的击穿场强略微增加,室温介电常数减小,损耗降低。研究了CaZr O3掺杂的(Ba0.6Sr0.4)0.85Bi0.1TiO3陶瓷的结构及介电性能。发现随CaZrO3掺杂量增加,样品的击穿场强(Eb)显着增强,当掺杂量为7.5 wt%时,Eb达到19.9kV/mm;随着掺杂量的继续增加,击穿场强有所下降。同时,CaZrO3掺杂还能加强材料的弛豫特性,当添加量重量比为5%时,弛豫因子达到最大值1.78,此时储能效率也最高。为满足实际应用中对制备大尺寸或结构复杂的高压陶瓷的需求,本文采用冷等静压成型工艺制备样品,发现在空气中烧结的大尺寸样品中出现了明显的黑心现象,恶化了陶瓷的耐压性能和储能特性。结合不同烧结气氛制备的样品介电性能研究,提出了采用通氧烧结来提高等静压成型大尺寸样品的击穿特性的方法。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
李金凯[8]（2016）在《反铁电—铁磁复合陶瓷的高温介电弛豫及储能研究》一文中研究指出随着通讯和信息技术的飞速发展,集成系统的密集化、轻量化和多功能化程度进一步提高,因此对材料、设计和集成技术都提出了更高的要求。面对这些突出的问题,复合材料在功能集成上的优势也就越来越明显。反铁电／铁磁复合材料因同时具有电容和电感这两种特性,不仅能为电子器件中电容、电感部分的集成提供更多的选择,而且能拓宽新型结构、功能器件的设计思路。反铁电性材料、铁磁性材料、铁弹性材料以及同时拥有多种铁性的多铁性材料,都属于铁性材料,是一大类非常重要,而且数量相当庞大的先进功能材料。本文以反铁电、铁磁材料为研究对象,利用多种表征手段对材料性能进行了介绍。主要研究内容和实验结果概括为以下几个方面：第一,通过高温固相反应法制备(Pb0.9Ba0.1xSrx)ZrO3(X=0,0.01, 0.02,0.03,0.04)陶瓷,所有烧结样品的XRD衍射图案表明单一纯相的形成。与温度相关的介电谱研究显示,随着掺杂的Sr2+/Ba2+浓度的降低,材料的反铁电相稳定性得到增强,而铁电相的温度区间随之缩小。通过对介电和阻抗的测量研究了高温弛豫行为,阻抗虚部与特征频率相关的最大值被发现服从Arrhenius定律,活化能数值在0.98-1.36 eV之间,电导活化能数值在1.04～1.22 eV之间,表明电导机制是一个热运动的过程。同时活化能的这一个数值表明材料的弛豫机构是由偶极子传导所控制的,电离氧空位的动态热运动可解释这一行为。所有组分典型的电滞回线表明该材料可应用于铁电储能。第二,制备了(1-x)Pb0.9Ba0.1ZrO3-xCo0.5Ni0.5Fe2O4(X=0.25,0.50,0.75)反铁电/铁磁复合陶瓷,并对其电学性能及磁性能进行了表征。XRD衍射图案表明所有组分均没有杂相出现,升温介电的研究表明,复合陶瓷的介电性能相比于单一的反铁电陶瓷得到了明显的提高,通过对阻抗谱的分析,研究了陶瓷中存在两种电荷传导机制。不同温度下的电滞回线和磁滞回线的测量表明该复合陶瓷具有良好的铁电性和磁性能,可同时应用于铁电和铁磁储能。x=0.25的组分中表现出具有最高的铁电储能特性,其剩余极化强度和矫顽场强分别为60.47 μC/cm2、11.95 kV/cm。同时x=0.75组分表现出具有最高的铁磁储能特性,其饱和磁化强度和剩余磁化强度分别为45.24 emu/g、3.07 emu/g,储能密度及效率分别为21.30 J/g、90%。第叁,由共沉淀法制备了Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米磁性粉体,测量了样品的结构及磁性能,XRD测试结果表明尖晶石结构的样品具有(311)晶粒取向。研究了不同退火温度对粉体的晶粒大小的影响,分析了材料的磁性能相关数据,其储能密度及损耗能量密度分别为0.0168 J/g、0.0177 J/g,储能效率为49%。(本文来源于《广东工业大学》期刊2016-05-01）
陈锋[9]（2016）在《钛酸钡基铁电陶瓷的介电特性和高温介电弛豫研究》一文中研究指出钛酸钡(BaTiO3)是众多钙钛矿型(ABO3型)铁电材料的其中一种,其相变居里温度在393 K。基于其优异的介电性能、铁电性能,钛酸钡不仅被广泛地应用在许多生产领域,同时也一直是铁电材料研究的热点。所周知,通过对基质材料掺杂或者与其他材料不同比例混合形成固溶体,能够有效地、可控地改善材料的性能。。本文采用传统的高温固相法制备了以钛酸钡为基质材料的一系列钛酸钡基陶瓷样品。对于在钛酸钡A位掺入Sr元素得到BaxSr1-xTiO3(BST)陶瓷,我们对它的铁电、介电和高温介电弛豫进行了系统的研究。XRD结果表明所制备的BST陶瓷样品具有典型的四方结构,并且在室温条件下都能测试出良好的铁电电滞回线循环。在介电研究中,BST陶瓷出现了一个尖锐的铁电相到顺电相的相变峰,且其居里温度随着钡含量的增加而逐渐升高。随着温度的升高,在573-823 K的高温区域出现了高温介电弛豫现象。通过阻抗测试与分析,可以计算得到的弛豫活化能和电导活化能都接近于1 eV,这表明了BST陶瓷的高温介电弛豫现象和氧空位导致的离子的短程跳跃有关联。在对样品进行通氧处理后,进一步验证了BST陶瓷的高温介电弛豫现象的诱发原因就是氧空位。此外,BST陶瓷的漏电流的测试结果表明这组样品的漏电流和氧空位以及最大的颗粒尺寸的共同作用有着一定关系。当用等量Bi和Na元素对钛酸钡进行A位取代,得到(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)陶瓷。在相变温度区域,BNBT陶瓷出现了一个弥散相变峰。由居里-外斯定律的计算结果表明,BNBT陶瓷的弥散相变的弥散程度随着钡含量的减少而越发明显。而在高温区域,BNBT表现出了负温度系数电阻行为和出现了介电弛豫现象,Arrhenius公式拟合结果表明,其弛豫现象跟氧空位有关。此外,BNBT陶瓷的漏电流的大小随着钡含量的增加而减小。用Bi元素作为掺杂元素添加至(Ba0.8Sr0.2)TiO3,得到(Ba0.8Sr0.2)1-1.5xBixTiO3(BSBT)固溶体。BSBT的扫描电镜测试结果出现了样品的颗粒大小随着Bi含量的增加先增大后减小。介电研究结果表明,BSBT陶瓷所展现的弥散相变峰的弥散程度也是随着Bi含量的增加先增强后减弱。此外,在BSBT出现的高温介电异常现象中,我们认为是介电弛豫行为和弛豫强度的变化的共同作用,而且在介电异常中,其上升部分主要是样品的弛豫时间的变化所控制,而下降部分是由于电子传导的变化引起的弛豫强度的变化所控制。(本文来源于《广东工业大学》期刊2016-05-01）
张骥[10]（2016）在《极性半导体/弛豫型铁电体复合陶瓷的制备及其电学性质表征》一文中研究指出压电陶瓷是一种重要的功能材料,在军用和民用领域有着广泛的应用,例如传感器、换能器等。然而,商业化应用的压电陶瓷材料主要是以铅基陶瓷(Pb(Zr,Ti)03,PZT)为主,但由于铅基陶瓷在生产、使用和废弃的过程中,铅的毒性会对人类健康和生态环境带来了严重的危害。随着人们的环境保护意识和可持续发展观念的逐渐提高,开发高性能的无铅压电陶瓷成为一个重要的研究方向。在已发现的无铅压电材料中,钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,BNT)基无铅压电材料由于其良好的铁电性、较高的最大介电常数温度(Tm～300℃)、可重复性好等优点而成为可能取代铅基压电材料的候选材料之一。然而,100℃左右的热致退极化却成为了BNT基压电材料进入实际应用的主要障碍之一,这是因为退极化会导致其宏观的铁电、压电性消失,使得器件失效。本论文针对BNT基压电材料存在的热致退极化问题,主要完成了如下工作：1、利用传统的固相烧结法制备了Na0.5Bi0.5TiO3:xZnO(BNTxZnO,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)复合铁电陶瓷,采用x射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行分析,结果表明BNTxZnO陶瓷具有两相共存的复合结构,且ZnO有聚集长大的趋势；介电性能分析表明,退极化温度Td随着x的增大而增大,x=0.3左右时,样品的退极化被完全抑制了；室温铁电、压电性能分析表明,所有组分的样品均具有饱和电滞回线(P-E loops)、极化电流-电场强度曲线(J-E curves)；变温铁电、压电性能分析表明,x=0的样品在100℃左右开始退极化,J-E曲线出现4个极化电流峰,而x=0.3的样品在温度达到125℃时仍保持饱和电滞回线,2个极化电流峰的J-E曲线；x=0的样品经125℃退火后的剩余d33仅有9pC/N,而x=0.3的样品剩余d33为22pC/N,进一步表明了BNT:xZnO的退极化被抑制、甚至消除了。2、利用传统的固相烧结法制备了0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06BaTiO3:xZnO (BNT-6BT:xZnO, x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)复合铁电陶瓷,XRD、SEM、Raman分析表明,BNT-6BT:xZnO陶瓷是0-3型的复合结构,ZnO分布于BNT-6BT母相的晶界处,且有聚集长大的趋势；介电性能分析表明,退极化温度Td随着x的增大而增大,x=0.3左右时,样品的Td所对应的介电损耗峰消失；室温铁电、压电性能分析表明,所有组分的样品均具有饱和电滞回线(P-E loops)、电致应变曲线(S-E curves),表明其具有较好的铁电、压电性；变温铁电、压电性能分析表明,x=0的样品在50℃左右开始退极化,出现4个极化电流峰,负应变在75℃时完全消失,而x=0.3的样品在温度达到1250℃时仍保持饱和电滞回线、2个极化电流峰、负应变曲线；x=0的样品经125℃退火后的剩余d33仅有5pC/N,而x=0.3的样品剩余d33为80pC/N,进一步表明BNT-6BT:xZnO的退极化被抑制、甚至消除了,样品的热稳定性得到了很大的提高。基于以上实验结果,从电荷交换模型的角度讨论了BNT-6BT:ZnO铁电复合陶瓷退极化被抑制或消除的可能机制。(本文来源于《南京大学》期刊2016-05-01）
弛豫铁电陶瓷论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
弛豫铁电陶瓷具有介电常数高、使用温度范围广、容温变化率小、电致伸缩效应显着、响应速度快等优点,可广泛应用于制作多层陶瓷电容器、微位移驱动器等电子元器件。钛酸钡(BaTiO_3,简称BTO)的介电常数大、无弛豫行为、介电性能的温度和频率稳定性差、居里温度低、电击穿强度低,使BTO陶瓷的应用与发展受到制约。针对上述存在的不足,本文引入容差因子小、居里温度高的BiYbO_3(BY)、BiAlO_3(BA)和BiFeO_3(BFO)等铋基钙钛矿铁电材料分别对BTO进行一元和二元固溶改性,形成新型的BTO基弛豫铁电陶瓷。但这类材料体系由于在烧结过程中铋易挥发从而影响固溶改性效果。而微波烧结具有加热速度快、烧结时间短,烧结温度低等优点,可以有效抑制烧结过程中铋的挥发,从而有利于减小氧空位浓度,降低漏电流,改善BTO基弛豫铁电陶瓷的电性能。因此,本文分别采用常规烧结和微波烧结两种方法制备BTO-BiMeO_3(Me=Yb、Al、Fe)系列铁电陶瓷,系统研究了其微结构、电性能与固溶量、烧结方法的关系,得到如下研究结果:(1)系统研究了BY单组元固溶及烧结方法对BTO铁电陶瓷的微结构、电性能、弛豫特性及储能特性的影响。结果表明:(1-x)BTO-xBY陶瓷的晶体结构随BY量发生改变,当x≤0.03时为铁电四方相,当x≥0.06时为赝立方相;适量引入BY,可以细化晶粒,当x=0.06时其晶粒尺寸最小;BY引入可以提高BTO陶瓷的介电性能温度和频率稳定性,随BY量增加,BTO陶瓷由正常铁电陶瓷转变为弛豫铁电陶瓷,弛豫行为显着增强,电滞回线变纤细,剩余极化强度逐渐降低;储能密度有所提高,能量效率明显增加;微波烧结可提高陶瓷的致密性,抑制晶粒生长,增强弛豫行为,减小漏电流、剩余极化强度和矫顽场强,增大饱和极化强度与剩余极化强度之间的差值,提高储能密度和能量效率。(2)系统研究了BA单组元固溶及烧结方法对BTO铁电陶瓷的微结构、电性能、弛豫特性及储能特性的影响。结果表明:(1-x)BTO-xBA陶瓷的晶体结构随BA量发生改变,当x≤0.04时为四方相,当x≥0.08时为赝立方相,当0.04<x<0.08时,存在四方相与赝立方相共存区域,即准同型相界(MPB);BA引入可以改善陶瓷的致密性,适量固溶BA,可以细化晶粒,当x=0.04时其晶粒尺寸最小;引入BA可以显着提高BTO陶瓷介电性能的温度和频率稳定性;引入BA可以明显改善BTO陶瓷的铁电性,增强其储能特性,当x=0.08时,储能密度最大,当x=0.16时,能量效率最大;微波烧结有利于进一步增强BTO-BY陶瓷的弛豫行为,晶粒尺寸更小,能量效率更高。(3)系统研究了BFO单组元固溶及烧结方法对BTO铁电陶瓷的微结构、电性能与磁性能的影响。结果表明:(1-x)BTO-xBFO陶瓷的晶体结构随BY量发生改变。当x≤0.65时为菱方相,当x≥0.7时为赝立方相,当0.65<x<0.7时,可能存在菱方相与赝立方相两相共存的准同型相界;BFO引入可细化晶粒,适量固溶BFO可以提高BTO陶瓷的致密性,当x=0.7时最致密;BFO引入还可显着改善铁电性和增强BTO陶瓷的磁性能;微波烧结可抑制晶粒生长,与常规相比,微波烧结陶瓷的晶粒更细小、均匀,其铁电性及磁性能均下降。(4)系统研究了BFO固溶及烧结方法对BTO-BY铁电陶瓷的微结构与电性能的影响。结果表明:适量固溶BFO可以提高BTO-BY铁电陶瓷的致密性;随BFO量增加,(0.95-x)BTO-0.05BY-xBFO陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小再增大,当x=0.01时最大,当x=0.02时最小;适量固溶BFO可以提高BTO-BY陶瓷的温度和频率稳定性,增强BTO-BY陶瓷的弛豫行为,BTO-BY陶瓷的介电常数、剩余极化强度、矫顽场强均随BFO量增大先减小后增大,当x=0.01时最小,这与BFO引入造成的氧空位等缺陷和Bi_2O_3助烧剂可以提高陶瓷的致密性有关;微波烧结的晶粒尺寸、铁电性、储能密度及能量效率均小于同成分的常规烧结样品。(5)系统研究了BA固溶及烧结方法对BTO-BY铁电陶瓷的微结构与电性能的影响。结果表明:(0.9-x)BTO-0.1BY-xBA陶瓷晶体结构随BA量发生改变。当x<0.02时为四方相,当x>0.02时为叁方相,在x=0.02时存在叁方相与四方相共存的准同型相界;随着BA量的增加,(0.9-x)BTO-0.1BY-xBA陶瓷的介电常数先减小后增大,介质损耗先增大后减小,且自发极化强度、剩余极化强度、矫顽场强随BA量增加先增大后减小;微波烧结试样的自发极化强度、储能密度和能量效率远高于常规烧结试样,剩余极化强度、矫顽场强则低于常规烧结试样。当x=0.02时,微波烧结试样的自发极化强度、剩余极化强度和矫顽场强最大,分别为20.95μC/cm~2、3.70μC/cm~2、5.86 kV/cm。BTO-BY陶瓷的最高储能密度为0.86 J/cm~3,能量效率为97.44%。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
弛豫铁电陶瓷论文参考文献
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