A位复合铁电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的介电弛豫

采用固相反应法制备了A位复合铁电陶瓷(1-x)Bi_0.5(Na_0.82K_0.18)_0.5TiO₃-xBiCrO₃(BNKT-BCx). 研究了该陶瓷在室温至500℃温度范围内的介电性能. 结果表明该陶瓷的介电温谱存在两个介电反常峰和一个介电损耗峰, 低温介电反常峰温度附近具有明显的介电常数频率依赖性, 但居里峰随频率增加基本不变, 与典型弛豫铁电体的特征不同. 将弛豫铁电体分为本征弛豫和非本征弛豫铁电体, 通过分析极化前和极化后陶瓷的介电温谱, 发现该体系低温介电反常峰温度附近的介电频率依赖性为空间电荷和缺陷偶极子极化引起的非本征弛豫.     

介电谱在镥铝石榴石晶体中的应用

为研究提拉法生长的镥铝石榴石单晶中的缺陷,采用波长为254 nm、功率为36 W的4根低压汞灯灯管,室温下在距离镥铝石榴石单晶样品15 cm远处对其进行紫外光辐照24 h,之后在样品上下两个7 mm×7 mm表面镀上电极,置于一夹具内,夹具内部由机械泵维持真空环境,外部由液氮控制温度,利用HP4194A阻抗分析仪对紫外光辐照前后的镥铝石榴石单晶进行介电谱测试。实验结果表明:紫外光辐照后的镥铝石榴石单晶的介电损耗峰出现弛豫,由该弛豫峰对频率的依赖关系表明这种介电弛豫行为是属于偶极子取向极化的弛豫型响应,由此根据偶极子的弛豫机理推断在镥铝石榴石单晶的晶格中可能存在一定数量的缺陷。     

NaCu_3Ti_3NbO_(12)和NaCu_3Ti_3SbO_(12)陶瓷的巨介电性质及NaCu_3Ti_3SbO_(12)陶瓷的低介电损耗特性

利用传统的固相反应工艺制备了NaCu3Ti3NbO12和NaCu3Ti3SbO12陶瓷,对它们的介电性质和晶格结构进行了研究。结果显示,两种陶瓷都存在低频介电常数高于7×103的巨介电行为;在室温或者更低温度下,两种陶瓷的介电频谱(40 Hz~110 MHz)的实部只出现一个介电弛豫,而更高温度下的介电频谱的实部则会有两个介电弛豫;XRD结果显示两种陶瓷中都含有少量的CuO第二相。这些实验结果能用CCTO陶瓷中的内阻挡层电容效应解释。NaCu3Ti3SbO12陶瓷的室温介电损耗在40 Hz到7 kHz的宽频率范围内低于0.05,并且其1 kHz的介电损耗在-50~80℃的宽温度范围内低于0.05,这对于实际应用有重要意义。     

A位复合铁电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的介电弛豫

采用固相反应法制备了A位复合铁电陶瓷(1-x)Bi_0.5(Na_0.82K_0.18)_0.5TiO₃-xBiCrO₃(BNKT-BCx). 研究了该陶瓷在室温至500℃温度范围内的介电性能. 结果表明该陶瓷的介电温谱存在两个介电反常峰和一个介电损耗峰, 低温介电反常峰温度附近具有明显的介电常数频率依赖性, 但居里峰随频率增加基本不变, 与典型弛豫铁电体的特征不同. 将弛豫铁电体分为本征弛豫和非本征弛豫铁电体, 通过分析极化前和极化后陶瓷的介电温谱, 发现该体系低温介电反常峰温度附近的介电频率依赖性为空间电荷和缺陷偶极子极化引起的非本征弛豫.     

Na-Sn掺杂Bi2O3-ZnO-Nb2O5陶瓷的性能

研究了Na+替代Bi3+、Sn4+替代Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响.结果表明,替代后样品的烧结温度从1000℃降低到860℃;在-30～130℃样品出现明显的介电弛豫现象;弛豫激活能在0.3eV左右.用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Sn掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象进行了解释.     

Na-Ni掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7基陶瓷.研究Na~+、Ni~(2+)分别替代Bi~(3+)、Nb~(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性和介电性能的影响.替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右.在-30℃～+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽;当Ni~(2+)替代量增加到0.2时出现双弛豫峰.随着Ni~(2+)替代量增加,弛豫峰值温度向高温移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰之间距增加.用缺陷偶极子和晶格畸变解释了Na-Ni掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象.     

掺镁铌酸钾锂晶体的生长与介电特性

首次用提拉法生长了K3Li2 Nb5O15∶Mg晶体 ,在 10～70 0K的温度范围内 ,研究了该晶体的c、a方向片的介电温度特性 ,测量了频率在 5× 10 2 ～ 5× 10 8Hz范围内介电常数的频率依赖关系。结果表明除了在 62 3K附近有铁电 -顺电相变以外 ,还在 80K左右存在铁电 -铁电相变 ,其介电弛豫频率约为2 5 0MHz左右。     

SrTiO_3/CaCu_3Ti_4O_(12)复合陶瓷材料的介电性能

本文采用固相反应法制备了xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷,研究了复合材料的物相、微观结构和宽温度宽频率范围内的介电性能。结果表明:在1348~1600K的温度范围内烧结能够得到致密性良好的xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷。频率为100kHz时,样品的室温介电常数随SrTiO_3含量的增加而减少,从71358(x=0)单调减少至270(x=1),其变化规律遵循Lichtenecker法则。介电损耗随SrTiO_3含量的增加先增大后减少。当x=0.2时,样品与CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能相似,存在低温的介电弛豫和巨介电常数平台。随着SrTiO_3含量的增加,复合陶瓷的低温介电弛豫激活能增大,介电响应被抑制,而高温介电响应由于高温电导的影响而增强,使得CaCu_3Ti_4O_(12)特有的巨介电常数平台随着SrTiO_3的增加逐渐消失,xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)复合材料的温度依赖性增强。     

Bi基焦绿石结构陶瓷的介电频率特性

在低频、射频和微波波段频率下,借助HP4192A阻抗分析仪和HP8720ET/ES网络分析仪,对3种Bi基焦绿石结构介电陶瓷材料BZN[(Bi1.5Zn0.5)(Zn05Nb1.5)O7]、BZS[(Bi1.5Zn05)(Zn0.5Sb1.5)O7]和BCZN[(Bi1.5Ca0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7]的介电频率特性进行了分析研究.结果发现:介电常数随着Bi基焦绿石结构中氧八面体间隙增大而增大;从低频到射频,BZN(ε≈160)、BZS(ε≈42)和BCZN(ε≈81)三体系介电常数都较高且很稳定,其介质损耗都很低(Tanδ≈10-4);在微波频段(4GHz)下,介电常数分别约为98.596、30.573和56.451.     

等静压力诱导的PMN-PT单晶介电弛豫特性研究

研究了不同等静压力下的PMN-PT单晶的介电常数(εr)与温度(T)的关系,以及常温下介电常数(εr)及损耗(tanδ)与压力(p)之间的关系.发现了PMN-PT单晶在压力作用下出现明显的介电频率弥散现象.当等静压力增大到一定压力时,PMN-PT单晶的介电常数值迅速降低,介电频率弥散更加显著,且出现弛豫特性,介电损耗的弛豫特征更加明显.随着频率的增加,介电损耗峰对应的峰值压力向高压方向移动.其根本原因是压力诱导的介电-压力弛豫特性导致的.     

直流偏压对PMZNT弛豫铁电陶瓷介电性能的影响

对PMN－PZN－PT系弛豫铁电陶瓷的直流偏压特性进行了研究,直流偏压使介电常数的最大值εmax下降,介电常数最大值对应的温度Tmax升高,频率色散受到压抑．同时使介温曲线变得平坦．应用冻结偶极子、慢偶极子的概念,对实验结果进行了分析．     

铁酸镧掺杂对铌酸钾钠基陶瓷介电和铁电性能的影响(英文)

用传统固相反应法制备了(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)和0.98(K0.5Na0.5)NbO3-0.02LaFeO3(0.98KNN-0.02LF)无铅陶瓷,并对其介电、铁电性质以及相结构进行了研究.KNN陶瓷是正交相,0.98KNN-0.02LF陶瓷是伪立方相结构.介电研究表明:0.98KNN-0.02LF陶瓷的介温曲线与KNN陶瓷相比较出现两点异常:(i)正交相–四方相相变温度(TO-T)和四方相–立方相相变温度(TT-C)均降低;(ii)最高介电常数温度Tm附近的相变温度宽化.并且,0.98KNN-0.02LF陶瓷在0～400℃内显示了相对比较平坦的介电常数,介电常数达到2000,介电损耗低于4%.电滞回线变"窄"进一步证明了0.98KNN-0.02LF陶瓷的弛豫性.     

氟化非晶碳薄膜的低频介电性质分析

研究了电子回旋共振等离子体技术沉积的氟化非晶碳(α-C：F)薄膜的低频(10^2～10^6Hz)介电性质。发现α-C：F薄膜的低频介电色散随源气体CHF3／C6H6的比例、微波入射功率而改变。结合薄膜键结构的红外分析,发现薄膜中C=C相对含量的增大是导致低频介电色散增强的原因,而C—F相对含量的增大则使低频介电色散减弱。     

纳米Fe/石蜡复合材料的微波介电谱拟合及极化机制

采用直流电弧等离子体蒸发法合成Fe纳米粒子,并与石蜡混合制备出Fe/石蜡纳米复合材料,测定在2—18 GHz频率范围内的复介电谱。结合普适介电理论、德拜弛豫理论及Cole-Cole方程对该类材料的复介电谱进行拟合并与实测谱进行比较。结果表明:普适介电理论能拟合介电常数的基本变化趋势,而Cole-Cole方程能更准确地拟合介电常数的变化规律。这表明Fe/石蜡纳米复合材料在微波段的多重极化机制可等效为取向极化机制。     

链结构对偏氟乙烯铁电共聚物介电性质的影响

用改进的介电松弛谱仪(精度 2‰)测定了 VDF(52)/TrFE(48)和VDF(47.5)/TrFE(47.5)/HeFP(5)在-120—140℃,10~(-2)-10~4Hz 范围的复数介电常数。介电松弛研究结果显示5mol%的 HeFP 导致三元共聚物 T_c 下降(30℃),非晶松弛强度减弱,T_g 降低(3℃),并引起局域松弛活化能升高(10.1kJ/mol),松弛时间增长。     

La2O3掺杂（Na0．5 Bi0．5）0．94 Ba0.06 TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫研究

采用固相合成法制备了La2O3掺杂(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷.研究了La2O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm.修正的居里-维斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随La2O3掺杂量的增加而增加.掺杂量较低的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,随掺杂量的增加,陶瓷材料在室温和低温介电反常峰Tf之间都表现出明显的频率依赖性.并根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.     

纳滤膜/电解质溶液体系的低频弛豫解析——膜内各层电性质和离子渗透性

在40 Hz～10 MHz频率范围测量了纳滤膜在8种电解质溶液中的介电谱,发现了两个随电解质浓度而变化的弛豫,建立了由膜内支撑层和分离层以及溶液相构筑的三相体系介电模型,并利用严格的数值解析法计算了体系中各组成相的电参数,聚焦于10<'3>Hz左右因膜内层间界面极化而引起的低频弛豫,考察了两层电参数与电解质种类和浓度的...     

复合钙钛矿结构铁电陶瓷钛酸铅钙的介电弛豫特性

用常规工艺制备了（Pb0.5Ca0.5）TiO3陶瓷，并进行了1000℃长时间退火热处理．对其介电性能研究表明，退火前后试样在0．1～100kHz频率范围内均表现出典型的弥散相交和频率色散特性；经退火处理的试样弥散相交度增加，而频率色散度下降微结构研究表明（Pb0.5Ca0.5）TiO3陶瓷中存在着三种不同的有序结构-1／2｛111｝，1／2｛110｝和1／2｛100｝，退火试样表现出较高的有序度利用有序无序转变理论和超顺电模型对（Pb0.5Ca0.5）TiO3的介电弛豫行为作了探讨．     

Li和Nb共掺NiO的巨介电性质研究

以溶胶-凝胶法制备了化学式为LixNbyNi1-x-yO的NiO基巨介电陶瓷材料,研究了其在室温下的介电性质。在室温下,陶瓷材料频率从100Hz～10MHz内,得到了接近105数量级的相对介电常数;在掺杂材料中,Nb含量对陶瓷材料的介电性质具有显著的影响,其介电常数随着Nb含量的增加而明显减小。通过XRD、SEM以及EDS对陶瓷相成分和形貌的分析结果表明,陶瓷材料的巨介电性质归因于其具有半导性晶粒和绝缘晶界结构的内部边界层电容器模型。     

无铅非线性介电储能陶瓷:现状与挑战

相对于聚合物等储能介质材料,介电陶瓷具有温度稳定性好和循环寿命长的优点,是制备脉冲功率储能电容器的优秀候选材料。但目前介电陶瓷的储能密度相对较低,不能满足脉冲功率设备小型化的要求。因此,如何显著提高介电陶瓷的储能密度成为近年来功能陶瓷研究的热点之一。本文首先介绍了介电储能电容器对陶瓷材料性能的要求,然后结合本课题组的研究工作,评述了BaTiO3基、BiFeO3基、(K0.5Na0.5)NbO3基无铅弛豫铁电陶瓷和(Bi0.5Na0.5)TiO3基、AgNbO3基无铅反铁电陶瓷储能特性的研究现状,重点阐述了不同材料体系的组分设计思路及相关储能特性,分析了无铅非线性介电储能陶瓷所面临的机遇和挑战,指出了应对策略。最后,展望了下一步的研究方向和内容。