Gd、Nd共掺杂BaTiO3系统的介电性能及微观性能研究

在BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO系统中引入硼硅酸盐助烧剂,加入Gd、Nd稀土氧化物以期获得中烧X7R陶瓷材料.研究发现,保持Gd用量不变,随着Nd用量在0.1 wt%~0.7 wt%范围内增大,陶瓷室温介电常数呈现单调递减趋势,而对电容量高温变化率的影响很小;保持Nd用量不变,随着Gd掺杂量的增加,室温介电常数先减少后增大,电容量高温变化率下降.实验发现,BT陶瓷的电容量高温变化率和微观应力分数成正比例关系变化.Gd、Nd共掺杂BT系统的电容量高温变化率受Gd控制而受Nd影响不大.在空气中于1140℃下烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标达到:ε298K>3000,tgδ≤1.0%,ρ≥1011Ω.cm,-55℃~+125℃范围内最大电容量变化率不超过±7.5%.     

中温烧结耐高温陶瓷电容的制备及性能研究

在BaTiO3(BT)BNT-Nb2O5-Zn系统中改变Nb、Zn掺杂量,对BTBNT-Nb-Zn进行介电性能研究,以期获得中烧耐高温陶瓷电容.研究发现,Nb2 O5、ZnO对BTBNT-Nb2O5-ZnO陶瓷介电性能以及电容量温度变化曲线的影响主要体现在居里温度和居里峰的变化.它们的改性机理可用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化来解释.对比不同掺杂后钛酸钡陶瓷的SEM照片可以得出:陶瓷的室温介电常数与掺杂后钛酸钡陶瓷的晶粒生长情况密切相关.     

BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷结构特性与介电性能的实验研究及第一性原理计算EI

BaTiO_(3)具有高介低损、廉价环保的优点,但其介电常数在相变温度附近发生非线性变化的特性限制了其在宽温稳定型电容器领域的应用。为改善BaTiO_(3)的介温特性,本工作利用固相合成法制备BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)(x=0~0.20)陶瓷,在BaTiO_(3)的B位(Ti位)引入Ce掺杂,通过实验方法研究不同Ce掺杂量对陶瓷相演变、缺陷状态、微观形貌与介电性能的影响规律,并结合第一性原理计算方法探究掺杂改性的作用机理。结果表明:在所有陶瓷样品中,Ce元素均以Ce 4+形式完全进入B位。随着Ce掺杂量的增加,BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷的室温结构由四方/赝立方共存结构转变为正交/四方结构,再转变为赝立方相结构。由于Ce 4+与Ti 4+的离子半径差异,Ce掺杂使得陶瓷的晶格常数上升,导致局部晶格畸变与铁电结构长程有序度的降低,引起能带结构、态密度与电荷密度分布的变化,并诱发Ba空位与Ti空位的生成。相较纯BaTiO_(3)陶瓷而言,Ce掺杂使得陶瓷的平均晶粒尺寸出现先减小后增加的变化规律,而陶瓷的致密度则逐渐上升。BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷的峰值介电常数随Ce掺杂量上升呈现先上升后下降的变化规律,其介电常数峰值温度在x=0~0.08成分区间内由122℃缓慢下降至112℃,而在x=0.08~0.20区间内快速下降至-3℃。具有x≥0.06取值的BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷表现出弥散相变的介电行为,而x=0.20陶瓷具有弛豫铁电体的典型特征,室温介电常数3258.38(10 kHz),|Δεr/εr25℃|≤22%的温度区间为-60~87℃,介温稳定性符合EIA X5S标准。由此可见,B位Ce掺杂可以有效改善BaTiO_(3)介电常数在变温环境中的稳定性,这将为研发宽温范围内具有稳定介电性能的介质材料提供新的思路。     

Gd扩渗对PbTiO3陶瓷导电性能和介电性能的影响

采用气相法对 PbTiO3陶瓷扩渗 Gd元素,经扫描电镜和 X射线能谱分析,证实 Gd元素已渗入到 PbTiO3陶瓷中,并使 PbTiO3陶瓷的导电性能和介电性能发生了十分显著的变化.经Gd扩渗,PbTiO3陶瓷的室温电阻率从 2.0× 1010Ω@ m下降为 0.25Ω@ m,已趋近导体.随着温度升高,晶粒电阻和晶界电阻逐渐降低,导电性更强. Gd扩渗使 PbTiO3陶瓷的介电常数较纯PbTiO3陶瓷明显增大.     

Bi4Ti3O12掺杂BST陶瓷性能和结构的研究

采用固相法,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试分析方法系统研究了Bi4Ti3O12掺杂量(质量分数,下同)(18％～50％)对(Ba0.71Sr0.29)TiO3 (BST)基电容器陶瓷介电性能和结构及烧结温度的影响.研究结果表明:随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的晶粒尺寸先减小然后增大.在BhTi3O12掺杂量的范围内,BST陶瓷的物相均为Bi4Ti3O12和BST的混合相,随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,Bi4Ti3O12相逐渐增多.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的介电常数(ε)逐渐减小;介质损耗(tarδ)均较小(0.0050～0.0075),呈先减小后增大的趋势;烧结温度逐渐降低,当Bi4Ti3O12掺杂量为50％时,烧结温度为1090℃.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的容温变化率(AC/C)绝对值在正温范围内(25～125℃)逐渐减小,容温变化率(△C/C)在负温范围内(-55～25℃)先减小然后上升再下降.当Bi4Ti3O12掺杂量为26％时,BST陶瓷综合性能较好,其介电常数为1700,介质损耗为0.006,容温变化率的绝对值小于15％(-55～125℃),符合X7R特性,耐直流电压为5.0kV/mm,烧结温度为1120℃.     

Nb2O5-CoO-La2O3复合掺杂的BaTiO3基粉体改性研究

采用铌、钴、镧的金属有机盐(柠檬酸-EDTA复合螯合前驱液)掺杂法实现对氧化硅掺杂的纳米晶BaTiO3粉体的掺杂改性.实验结果表明:随着Nb、Co、La掺量的增加以及Nb/C0比的增大,陶瓷烧结体的烧成收缩以及密度增加,晶粒尺寸减小.随着Nb/Co比的增大,材料的铁电弛豫特性增加.当Nb/Co=2时,随着La掺量的增加,材料的铁电弛豫特性增加.当Nb/Co＞2时,La掺量对材料的介电温度特性影响不大.当La掺量一定时随着Nb、Co复合掺量的增加,材料的铁电弛豫特性明显增强.烧结温度的升高,使杂质容易固溶进入BT中,固溶量的增大,使材料的铁电弛豫性能增加.     

CeO2掺杂Ba(Zr,Ti)O3基电容器陶瓷的研究

采用传统电容器陶瓷制备工艺,研究了CeO2加入量对Ba(Zr,Ti)O3(BTZ)基电容器陶瓷性能的影响,得到了CeO2影响其性能的规律,即随着CeO2加入量的增加材料的介电常数开始增大随后减小,当w(CeO2)=1.0%时介电常数最大,而介质损耗开始增大然后减小随后增大;当w(CeO2)=0.5%时介质损耗最小.CeO2有降低居里温度及展宽介电常数-温度峰的作用,并且能使材料介电常数温度系数减小.得到了综合性能好的电容器陶瓷.探讨了CeO2加入量对BTZ基电容器陶瓷性能的影响机制,即CeO2是通过与BTZ形成缺陷固溶体、移峰、偏析晶界及抑制晶粒生长等来影响瓷料性能和结构的.     

掺镍对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备均匀掺镍钛酸钡纳米晶粉体及其陶瓷.通过XRD和SEM对掺镍钛酸钡粉体及陶瓷进行表征,并测定陶瓷的介电性能,主要研究掺镍量对钛酸钡陶瓷的相组成、显微组织和介电性能的影响.结果表明:采用Sol-gel法制得掺镍钛酸钡基纳米晶立方相粉体(25nm),经烧结后可得到四方相钛酸钡.氧化镍在钛酸钡陶瓷中的溶解限约为0.9 at.%(约为固相掺杂时的2倍);掺镍量低于此溶解限时,随着掺镍量的增大,陶瓷晶粒的长大趋势受到抑制,陶瓷的居里温度降低;当掺镍量高于此溶解限时,陶瓷晶粒长大,陶瓷的居里温度保持在85℃;随掺镍量的增加,陶瓷最大介电常数εm呈先增大后减小的趋势.     

BaTi1-xCexO3陶瓷结构特性与介电性能的实验研究及第一性原理计算

BaTiO₃具有高介低损、廉价环保的优点,但其介电常数在相变温度附近发生非线性变化的特性限制了其在宽温稳定型电容器领域的应用。为改善BaTiO₃的介温特性,本工作利用固相合成法制备BaTi_1-xCe_xO₃(x=0～0.20)陶瓷,在BaTiO₃的B位(Ti位)引入Ce掺杂,通过实验方法研究不同Ce掺杂量对陶瓷相演变、缺陷状态、微观形貌与介电性能的影响规律,并结合第一性原理计算方法探究掺杂改性的作用机理。结果表明：在所有陶瓷样品中,Ce元素均以Ce⁴⁺形式完全进入B位。随着Ce掺杂量的增加,BaTi_1-xCe_xO₃陶瓷的室温结构由四方/赝立方共存结构转变为正交/四方结构,再转变为赝立方相结构。由于Ce⁴⁺与Ti⁴⁺的离子半径差异,Ce掺杂使得陶瓷的晶格常数上升,导致局部晶格畸变与铁电结构长程有序度的降低,引起能带结构、态密度与电...     

BaTiO_3粉体的预处理及其对陶瓷烧结与介电性能的影响

以工业生产的BaTiO3粉体为基础原料,探讨不同预处理条件及Sr、Y元素掺量对BaTiO3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明:掺杂少量的Sr、Y元素可促进BaTiO3晶体向四方相转变;用乙醇作球磨介质处理粉体并在900℃预烧,可促进陶瓷的致密烧结和晶粒细化;掺杂摩尔分数为1.0%的Sr,可使居里温度降低2℃,室温相对介电常数提高到2 400以上;掺杂Y元素可使陶瓷的居里温度升高,并显著提高陶瓷的介电常数,Y元素掺量为0.3%(摩尔分数)时,室温相对介电常数达到21 000以上。     

Gd和Sn掺杂BaTiO3陶瓷的介电性能

通过固相反应法制备了掺杂0.5%(摩尔比)Gd和10%(摩尔比)Sn的BaTiO3陶瓷材料,并对样品的介电性能在不同频率、温度下进行了研究.结果表明掺杂之后材料的居里点向低温方向移动,材料的介电常数显著增加.其中同时对BaTiO3的A位掺杂0.5%的Gd,对B位掺杂10%的Sn时,其居里点降至60℃,介电常数在0.005、1、100kHz下的峰值分别达到54000、51000、45000,而对应的tgδ分别为0.053、0.066、0.092.     

掺杂Gd的Co_2Z型铁氧体的微结构和高频性能(英文)

采用普通陶瓷工艺制备了Gd掺杂的Co2Z型平面六角铁氧体3(Ba0.5Sr0.5O).2CoO.0.05Gd2O3.10.8Fe2O3,对其微结构和高频性能进行了研究。结果表明,少量掺杂Gd的Co2Z型铁氧体仍具有单相的Z型平面六角结构,其磁导率实部μ′明显提高,可达到13,而截止频率仍大于1GHz,具有较好的高频性能。随着烧结温度的提高,材料的磁导率实部μ′增大,但截止频率下降。少量Gd的掺杂对Co2Z型铁氧体的复介电常数值没有明显影响,但材料的铁电共振峰向高频区移动。     

纳米BaTiO3-SiCw/聚偏氟乙烯三元复合薄膜的制备及其介电性能

以15wt%十六烷基三甲基溴化铵改性碳化硅晶须(CTAB-SiC_w)和KH550改性纳米BaTiO₃(BT)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,通过溶液流延法制备了BT-SiC_w/PVDF三元复合薄膜,利用FTIR、XRD、SEM和LCR介电温谱仪-高温测试系统联用装置对产物进行结构表征和介电性能测试。结果表明:KH550可以成功改性BT粒子且不会改变BT晶体结构,SiC_w和BT能够较好地分散在PVDF基体中;随着BT引入量的增加,复合薄膜的介电常数先增加后减小,其中当引入10wt%BT时介电性能最优,即频率f=500 Hz、介电常数ε_rmax=33、介电损耗tanδ_max=0.154。随着温度的升高,该试样的介电常数和介电损耗也逐渐增加,并在120℃达到最大值(f=500 Hz、ε_rmax=110、tanδ_max=1.3)。结果对于研究具有高介电常数的三元复合电介质材料为在埋入式电容器中获得应用提供了一种策略。      

Dielectric properties of Pb(Zn1/3, Nb2/3)O3 ceramics modified by Ba(Zn1/3, Nb2/3)O3 and BaTiO3

Dielectric properties of lead zinc niobate (PZN) ceramics modified by barium zinc niobate (BZN) and BaTiO₃ (BT) were investigated. By adding the modifier of BT and BZN, the stabilization of perovskite phase of PZN increased, but its Curie temperature decreased linearly with the amount of added modifier. Room temperature dielectric constant of PZN increased by addition of stabilizers up to 12 and 15 mol% of BZN and BT, respectively. The maximum room temperature dielectric constant was observed to be 7800 at 12 mol% of BZN, and 9800 at 15 mol% of BT, respectively.     

钾离子掺杂PZN基陶瓷的相结构和介电性能

采用复相混合烧结制备出掺杂钾离子的PZN基陶瓷,研究了钾离子对PZN－BT－PT三元系弛豫铁电陶瓷的相结构、介电性能的影响。结果表明,钾离子掺杂可使材料的居里温度向低温方向移动,降低陶瓷的介电常数,但可有效改善陶瓷试样的温度稳定性;复相混合烧结可以消除由于钾离子掺杂而引起的焦绿石相;二者结合可获得具有纯钙钛矿相结构,弥散相变度宽（－100℃）,室温介电常数高,介电损耗低（0．011）的PZN基弛豫铁电陶瓷,并能显著提高材料的温度稳定性。     

掺杂对PMN铁电陶瓷烧结工艺和介电性能的影响

使用常用的两步法,研究了基体掺杂不同物质对ＰＭＮ陶瓷的烧结工艺和介电性能的影响．经研究发现,当掺杂 １ｍｏｌ％Ｌｉ_２Ｏ时,可以实现 ９５０～１０００℃左右的中温烧结,材料的常温介电常数和介电损耗分别为 １３５００和 ０．５５％,都优于纯 ＰＭＮ．当掺杂 ２ｍｏｌ％时,可以将烧结温度降到８００～９００℃的低温烧结范围,且介电损耗明显下降．分析结果表明;材料的显微结构良好,材料的致密化程度较高．另外,掺加 Ｌｉ_２Ｏ和 ＳｒＯ可以分别稍微减小和增加材料的弥散相变程度．同时本文还研究了ＰＭＮ陶瓷的微观结构和介电弛豫的情况．     

Effect of zeolite content in the electrical, mechanical and thermal degradation response of poly(vinylidene fluoride)/NaY zeolite composites

Polymer based composites of a-PVDF doped with different NaY zeolite (Na53Al53Si139O384) content were investigated. A good dispersion of NaY zeolite within the polymer matrix is achieved. The introduction of NaY nanoparticles enhance the storage modulus and the dielectric constant at room temperature. The dielectric constant at room temperature increases up to the value of 500 for the 32 wt% composite, at 1 kHz. The increase of the dielectric constant is mainly attributed to interfacial polarization effects. For increasing zeolite content, the nanocomposite conductivity shows two conducting regimes separted by the so called breaking voltage, which is associated to an intrazeolite charge transport. Thermogravimetric results show that the introduction of zeolites affects the thermal degradation of the polymer for low zeolite contents and also indicate the presence of water that also plays an important role in the electrical response of the materials.     

Preparation and dielectric properties of BaTiO3-based X8R ceramics co-doped with BIT and CBS glass

The effects of Bi₄Ti₃O₁₂ (BIT) on phase purity and dielectric properties of BaTiO₃ (BT) ceramics have been investigated. Results show that BT samples doped with 1–3 mol% BIT adopt a single phase. However, secondary phase Bi₂Ti₂O₇ is observed when BIT content exceeds 3 mol%. Tetragonality and the Curie temperature (T _C) firstly increase and then decreases with an increase in BIT content. The 3 mol% BIT-doped BT ceramic sintered at 1,250 °C exhibits good dielectric properties of ε_r = 2,692, tan δ = 0.0152, ρ_v = 5.8 × 10¹² Ω cm, and the variation of dielectric constant as compared with that at room temperature is about ?20 % at ?55 °C and less than 11 % at 150 °C. It is found that the addition of calcium borosilicate glass (CBS) in BT-BIT ceramics can effectively lower the sintering temperature from 1,250 to 1,050 °C and further enhance the capacitance temperature stability. The permittivity decreases with an increase in CBS content from 1 to 10 wt%. Secondary phase BaBi₄Ti₄O₁₅ exists in the CBS doped BT-3BIT systems. All of CBS doped samples satisfy the X8R specification. Typically, the sample with 3 wt% CBS has ε_r = 1,789, tan δ = 0.0115, ρ_v = 9.67 × 10¹² Ω cm. The variation of permittivity as compared with that at room temperature is about ?12 % at ?55 °C and less than ± 11 % at 150 °C. The as-prepared materials have great potential as EIA X8R-type multilayer ceramic capacitors.