纳米BiVO4/BaTiO3复合材料光催化降解性能

通过混合烧结法将BiVO₄与BaTiO₃复合获得BiVO₄/BaTiO₃复合光催化剂。采用XRD和FTIR分析了产物的物相,可知,BiVO₄/BaTiO₃复合材料中仅含有BiVO₄和BaTiO₃,无杂相生成。TEM观察发现,粒径约为55 nm的纳米BaTiO₃颗粒较好地附着在平均颗粒尺寸为~400 nm的BiVO₄颗粒表面,形成异质结构。选用酸性橙7（AO7）作为反应物模型,以模拟太阳光作为光源,研究了BiVO₄/BaTiO₃复合材料的光催化降解性能。结果表明:与BaTiO₃相比,BiVO₄/BaTiO₃复合材料的光催化降解活性显著提高;当BiVO₄的含量为8wt%时,BiVO₄/BaTiO₃复合材料的光催化效果最佳,光照6 h染料的降解率可达~68%,为BaTiO₃的1.9倍。BiVO₄/BaTiO₃复合材料的光催化性能较为稳定,循环使用3次后AO7的降解率仍有~62%。催化机制分析说明,BaTiO₃与BiVO₄复合后,光生电子和空穴能够向对方迁移,促进了光生电荷的分离,有利于光催化效率的提高。      

Tb1-xDyxFe2-y-BaTi0.99Mn0.01O3+δ层状复合材料的低频磁电耦合

利用弹性力学模型,推导了低频下磁致伸缩-压电双层复合材料中磁电电压系数的表达式,计算了Tb_1-x Dy_x-Fe_2-y-BaTiO₃层状复合材料中的横向磁电耦合。采用溶胶-凝胶法制备1.0%（摩尔分数）Mn掺杂BaTiO₃（BaTi_0.99Mn_0.01O_3+δ）压电陶瓷片。将Mn掺杂BaTiO₃与Tb_1-xDy_xFe_2-y 胶合制成双层和三层复合材料,研究了复合材料在低频下的横向磁电效应。XRD和DSC分析结果表明,室温下Mn掺杂BaTiO₃保持了其四方钙钛矿结构,降低了BaTiO₃的居里点和相变潜热。在约33 kA/m偏置磁场下,Tb_1-xDy_xFe_2-y-BaTi_0.99Mn_0.01O_3+δ 和Tb_1-xDy_xFe_2-y-BaTi_0.99Mn_0.01O_3+δ-Tb_1-xDy_xFe_2-y 的横向磁电耦合峰值分别为529.4 mV/A和1659.5 mV/A,分别是Tb_1-xDy_xFe_2-y-BaTiO₃和Tb_1-xDy_xFe_2-y-BaTiO₃-Tb_1-xDy_xFe_2-y 的1.48和1.45倍。三层复合材料的横向磁电电压系数约是同类双层的3倍多。     

核-壳结构界面对纳米Ag掺杂BaTiO3@PDA/P(VDF-HFP)复合膜介电和储能性能影响

为改善聚偏氟乙烯（PVDF）基复合材料界面相容性,提高其电性能,利用聚多巴胺（PDA）成功包覆了纳米钛酸钡（BaTiO₃）,并引入纳米Ag离子制备出具有核-壳结构的Ag镶嵌BaTiO₃@PDA-Ag颗粒。以介电聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯（P（VDF-HFP））为基体,采用溶液流延法制备了BaTiO₃@PDA-Ag/P（VDF-HFP）复合材料厚膜。利用FTIR和XPS验证了BaTiO₃@PDA-Ag/P（VDF-HFP）复合材料结构和形貌,并用宽频介电频谱仪和铁电测试仪分别比较了PDA包覆前后的不同BaTiO₃含量的BaTiO₃@PDA-Ag/P（VDF-HFP）复合膜在低电场下的介电性能和高电场下的电极化性能。结果表明,BaTiO₃@PDA-Ag质量分数为20wt%的BaTiO₃@PDA-Ag/P（VDF-HFP）复合膜在10 Hz下介电常数（ε_r）达到了25,介电损耗（tanδ）仅为0.1,在175 M·Vm-1电场下电极化强度（D_m）为6.2 μC·cm-2,200 M·Vm-1时储能密度（U_e）达到了6.9 J·cm-3,高于其它界面未处理复合膜。以上结果可为此类介电复合材料界面结构处理和电性能研究提供参考。      

钛酸钡/钡铁氧体核/壳粒子的电磁性能

在以尿素为沉淀剂制备钛酸钡(BaTiO₃)/钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)核/壳粒子的基础上, 采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对BaTiO₃/BaFe₁₂O₁₉核/壳粒子前驱物及BaTiO₃/BaFe₁₂O₁₉核/壳粒子的形貌、结构和成份进行了表征, 采用网络矢量分析仪对BaTiO₃/BaFe₁₂O₁₉核/壳粒子的电磁特性进行了研究. 结果表明, 均匀共沉淀制得的BaTiO₃/BaFe₁₂O₁₉粒子呈现核/壳结构, BaFe₁₂O₁₉壳层对BaTiO₃的包覆均匀、完整、光滑; 在2~7GHz, BaTiO₃/BaFe₁₂O₁₉核/壳粒子的ε′和ε″分别为10.7~17.0和0.3~0.6, 均高于BaTiO₃. ε′和ε″的增大是核/壳结构所引起的界面极化加强的结果; BaTiO₃/BaFe₁₂O₁₉核/壳粒子出现了BaTiO₃所没有的磁性能, 其μ′和μ″在2~7GHz远远高于BaTiO3, 表现出了较为明显的磁损耗, 这与磁性BaFe₁₂O₁₉壳层的包覆有关.     

添加Ni和Ag纳米颗粒对BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强的影响

选用金属Ni和Ag纳米颗粒作为导体相,采用共混法分别制备了击穿场强较高的Ni-BaTiO₃/聚偏氟乙烯（Ni-BaTiO₃/PVDF）和Ag-BaTiO₃/PVDF三相复合材料。研究了导体相Ni和Ag添加量、粒径及导体种类对复合材料击穿场强的影响,发现Ni-BaTiO₃/PVDF和Ag-BaTiO₃/PVDF三相复合材料的击穿场强均随导体添加量的增加呈现先升高后降低的趋势,且在适宜的导体添加量下复合材料均表现出高于未添加导体相的BaTiO₃/PVDF两相复合材料的击穿场强;添加同类导体Ni时,Ni粒径越小,三相复合材料的击穿场强提高越明显;导体添加量与粒径均相同时,Ni-BaTiO₃/PVDF复合材料的击穿场强较高,当粒径50 nm的Ni添加量为体积分数1.90%时,其击穿场强可达200 kV/mm,储能密度比BaTiO₃/PVDF两相复合材料提高4倍。这些结果可用库仑阻塞效应很好地解释。     

Gelatin/BaTiO3核壳复合粒子的制备及电场响应性能研究

以平均粒径为0.7~0.9 mm的明胶(Gelatin)微球为基核, 通过定向沉积自组装法成功制备了以Gelatin为核、BaTiO₃为壳的Gelatin/BaTiO₃核壳复合粒子。利用TEM、XRD、FT-IR、TG和光学接触角测量等技术对复合粒子的形貌、结构、组成及表面亲水性能进行了研究。结果表明, 复合粒子为球形微粒, 具有良好的表面亲水性和分散稳定性, BaTiO₃壳层约占粒子总质量的18.8%, 具有立方相晶相结构。将粒子分散到水凝胶弹性体中, 测量在有/无电场作用下得到的弹性体的储能模量, 借以考察复合粒子在弹性体中的电场响应性能, 发现Gelatin/BaTiO₃复合粒子的电场响应性能明显强于纯BaTiO₃粒子。说明将BaTiO₃包覆在聚合物上能显著提高BaTiO₃粒子的电场响应性能。     

原料预处理对BaTiO3压电陶瓷的物性影响

BaCO₃微粉原料通常由尺寸较大的棒状颗粒所组成, 这些棒状颗粒在一次球磨过程中由于不容易粉碎, 从而对经预烧、二次球磨所得到的BaTiO₃陶瓷微粉的化学组分的均匀性和颗粒度产生影响, 进而影响后序烧结制备的BaTiO₃陶瓷的微观组织结构和压电性能。本研究重点探讨了以BaCO₃和TiO₂为原料、通过固相反应途径制备BaTiO₃陶瓷时, 实施原料预处理对所制备的BaTiO₃压电陶瓷物性的影响。研究发现, 配料前对BaCO₃原料实施球磨预处理可明显地降低棒状颗粒的尺寸, 从而可获得颗粒度细化的BaTiO₃陶瓷微粉, 进而制备致密度更高和晶粒尺寸更小而压电性能更高的BaTiO₃陶瓷材料。研究中对BaCO₃微粉进行不同时间的球磨预处理, 然后制备钛酸钡陶瓷, 考察了其压电性能、介电性质、铁电性能和微观结构等物理性质。利用同样的BaCO₃微粉原料, 未经球磨预处理所制备的BaTiO₃陶瓷的压电系数d₃₃最高值为410 pC/N, 而实施合适的球磨预处理制备的BaTiO₃陶瓷的压电系数d₃₃最高值可达470 pC/N。     

异质结型BaTiO3/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为模板和反应物, 采用水热法原位合成了具有异质结构的BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。结果表明: BaTiO₃纳米微粒均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 制备了异质结型BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。材料的光催化性能利用罗丹明B和苯酚的脱色降解反应测试。BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维材料, 在紫外光照射下, 光催化降解活性较纯锐钛矿TiO₂纳米纤维有明显提高, 罗丹明B和苯酚在该复合纳米纤维材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学。且易于分离、回收和再利用, 循环使用5次, 罗丹明B的脱色率仍保持在96%以上。     

合成工艺对固相法制备高四方性纯钛酸钡粉体的影响

钛酸钡是一种重要的功能陶瓷材料,因具有优异的电学性能而被广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)等电子元器件。本研究以碳酸钡和二氧化钛为原料,采用固相法制备形貌均匀且四方性高的BaTiO₃粉体,系统研究了合成工艺(合成温度、升温速率和保温时间)对BaTiO₃粉体的影响。通过TG/DTA、XRD和SEM等测试手段对BaTiO₃粉体进行表征,结果表明：合成温度主要影响BaTiO₃粉体的四方性,保温时间和升温速率主要影响BaTiO₃粉体的粒径和粒度分布;原材料经过90 r/min球磨24 h后,在合成温度1050℃、升温速率5℃/min和保温时间3 h的条件下,制备了平均粒径为400 nm、四方性(c/a)为1.009 1的形貌均匀的BaTiO₃粉体。本工作为固相法制备高可靠性MLCC用纯BaTiO₃粉体提供了良好的研究思路。     

添加BaTiO3的热压烧结Si3N4陶瓷的力学和介电性能

本研究以Al₂O₃和Nd₂O₃为烧结助剂, 采用热压烧结法制备Si₃N₄陶瓷, 系统研究了添加BaTiO₃对Si₃N₄陶瓷力学和介电性能的影响。研究结果表明, 随着BaTiO₃含量的增加, 相对密度、抗弯强度和维氏硬度都随之降低, 而断裂韧性有所升高; 即使添加5wt%~20wt%的BaTiO₃, Si₃N₄陶瓷的抗弯强度依然可以保持在600 MPa以上。Si₃N₄陶瓷的介电常数可以提高到9.26~11.50, 而介电损耗保持在10^-3量级。在Si₃N₄陶瓷中未检测到BaTiO₃结晶相, 可以认为Si₃N₄陶瓷介电常数的提高主要来源于烧结过程中形成的TiN。这些结果有助于拓展Si₃N₄陶瓷的应用领域。     

聚偏氟乙烯-钛酸钡复合材料的介电性能

用钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO₃粉进行表面处理,使用熔融法制备了BaTiO₃/PVDF复合材料薄片。通过疏水亲油实验定性地分析了钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO₃粉的偶联作用,通过测定BaTiO₃/PVDF的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能,BaTiO₃/PVDF扫描电子显微镜(SEM)的微观形态分析发现,经过偶联剂表面处理,BaTiO₃粉在PVDF中的分散情况改善。     

PVDF/改性BaTiO3复合材料介电性能研究

用硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉进行了表面处理，使用溶剂法制备了PVDF／BaTiO3复合薄膜，通过疏水亲油实验定性地分析了硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用可以改善PVDF／BaTiO3的界面结合，通过测定PVDF／BaTiO3的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能，PVDF／BaTiO3扫描电子显微镜（SEM）的微观形态分析发现，经过偶联剂表面处理，BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善，偶联剂的用量对微观形态影响较大。     

陶瓷片表面处理对p-PAn/n-BaTiO3复合材料性能的影响

用电化学方法在n型BaTiO3陶瓷表面进行苯胺的聚合,制备了具有p-n异质结的p-PAn/n-BaTiO3复合材料.测定了电流-电压特性曲线和压敏非线性系数α值,发现此材料具有良好的整流特性用电子扫描显微镜观察分析了聚苯胺的表面形态和异质结的界面形态.讨论了陶瓷片表面的处理对异质结性能的影响.     

纳米钛酸钡掺杂聚酰亚胺基高介电复合薄膜的制备及性能

采用原位聚合法和高速砂磨法制备了纳米钛酸钡/聚酰亚胺高介电常数复合薄膜,分析了不同制备方法及钛酸钡粉体用量对复合薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,高速砂磨法对于纳米钛酸钡粉体的分散效果优于原位分散法;钛酸钡粉体的引入,有效提高了复合薄膜的热稳定性和介电性能。当粉体的体积分数达到50%时,复合薄膜介电常数相较于纯膜提高了10倍,而介电损耗只有少量增加。     

BaTiO3/环氧高介电常数复合材料

以BaTiO3、CYD128型环氧树脂、丁腈橡胶和4,4-二氨基二苯基砜为原料,采用共混法制备了具有高介电常数和低介电损耗性能的BaTiO3/环氧复合材料.实验结果表明,环氧树脂中添加BaTiO3后,介电常数从4提高到25,介电损耗从0.4%提高到0.7%.丁腈橡胶的加入使复合材料的介电常数进一步提高到41,介电损耗提高到1.7%,体积电阻率降低到1×1011Ω,击穿强度保持在8kV/mm.Lichtenecker模型计算表明,环氧树脂中BaTiO3的有效介电常数为343,丁腈橡胶为138.     

Dielectric properties of Ni-coated BaTiO/sub 3-/PMMA composite

Dielectric properties of Ni-coated BaTiO(3)-PMMA (polymethyl methacrylate) composite were studied from an embedded capacitor application viewpoint. Volume loading of up to 50% was attempted, and the results were compared with uncoated BaTiO(3)-PMMA composite. Ni-coating on BaTiO(3) powder was found to greatly improve the dielectric properties of the composite, especially the dielectric constant value. K values of about 100 with temperature-stable X7E characteristics were realized.     

PMMA/PBA/BaTiO3复合电流变液的制备及其性能研究

通过溶胶-凝胶法合成了钛酸钡溶胶，在此基础上合成了PMMA/PBA/BaTiO3复合材料，并对其进行了结构和性能表征，把PMMA/PBA/BaTiO3复合材料经过直接减压蒸馏得到电流变液，通过稳态剪切测试了复合材料的电流变效应．实验结果表明：稳态剪切下，剪切应力随着电场的变大而变大，而表观粘度随着电场的增强也增大，整个体系属于剪切稀化体系，且动态屈服应力随电场的增强而变大；同时在相同电场下，剪切应力和表观粘度均随着粒子含量的变大而变大。     

阻抗渐变低介电BaTiO_3/PVDF复合纤维膜的设计与电纺制备

阻抗渐变材料在医用可穿戴设备中起着重要作用。为了实现不同材料之间的相互匹配特性,低介电阻抗渐变材料的研究尤为重要。利用静电纺丝的方法,设计制备了具有阻抗渐变性的低介电钛酸钡(BaTiO3)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合纤维膜。结果表明:BaTiO3纳米粒子可在纤维网络中均匀分布,通过调节其质量分数,能够有效调节BaTiO3/PVDF复合纤维膜的介电常数在1~7的范围内,BaTiO3/PVDF复合纤维膜对不同的电场频率具有不敏感性。BaTiO3/PVDF复合纤维膜还具有良好的力学性能,能够有效满足可穿戴设备的材料需求。     

Cu含量对BaTiO3/Cu复相陶瓷材料介电性能的影响

用传统固相法制备了(1-x)BaTiO3/xCu(x=5 wt%,10 wt%,15 wt%,20 wt%,25 wt%,30 wt%)复相陶瓷,研究了Cu含量对复相陶瓷材料的显微结构、渗流阈值及介电性能的影响.研究结果表明:BaTiO3/Cu复相陶瓷材料的电阻率随着铜含量的增加而下降,且在渗流阈值(x=25wt%)附近呈现非线性的下降趋势,复合材料从绝缘体逐渐变为导体.室温下1 kHz当Cu含量达到x=30wt%时复相陶瓷的介电常数为~9000,这是由于在导体和绝缘体的相界面处积累大量的空间电荷,并由此产生界面极化,导致介电常数的显著增大,且随着导体含量的增加,这种界面效应更加明显.复相陶瓷的介电损耗随着铜含量的增加而增大,但随着频率的升高,由于空间电荷的减少又会使损耗呈现下降的趋势.在25~115℃的温度范围内,复相陶瓷温度系数小于5%,具有很高的介电常数温度稳定性.     

BaTiO_3@Cu核-壳复合粒子电/磁双响应性能

以平均粒径约为500nm的BaTiO_3微球为基核,通过"一步法"成功地制备了BaTiO_3@Cu核-壳复合粒子。利用SEM、TEM、XPS、介电测量分析仪和阻抗分析仪等对复合粒子的组成、结构、介电性能和磁性能进行测定。另外将纯BaTiO_3和BaTiO_3@Cu核-壳复合粒子分别分散到水凝胶中,通过测量和分析在有/无电场、磁场和电磁复合场作用下得到的水凝胶的储能模量,考察粒子在水凝胶中的电、磁和电磁响应性能。结果表明,BaTiO_3@Cu复合粒子具有完整清晰的核-壳结构,在整个表面壳层铜元素中,Cu(0)的原子分数达到了90at%,具有优良的介电性能和磁性能。BaTiO_3@Cu核-壳复合粒子是一种对外加电场和磁场作用都具有响应性能的多功能新型智能材料,且其电磁复合响应性能显著强于纯BaTiO_3粒子。