钛酸锶钡(Ba0.7Sr0.3TiO3)厚膜陶瓷的大电卡效应和储能密度EI北大核心CSCD

采用固相反应法制备了钛酸锶钡（Ba0.7Sr0.3TiO33）精细粉体,通过流延法制备出厚度约55μm的厚膜陶瓷。利用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了样品的物相组成和微观形貌。利用阻抗分析仪和铁电电滞回线测试仪测量了厚膜陶瓷样品的介电性能和铁电性能。根据Maxwell关系估算了电卡效应,并根据电滞回线计算了储能密度和储能效率。结果表明：钛酸锶钡（Ba0.7Sr0.3TiO33）厚膜在330 K（57℃）Curie温度附近、30 MV/m电场下绝热温变达到3.43 K,同时在30 MV/m电场时储能密度达到1.43 J/cm^3,显示出良好的电卡性能和储能特性。     

基于介电弹性体的旋转步进柔性驱动器

为了适应未来小型自动化机器的驱动需求,设计并实现了一种基于单层介电弹性体薄膜的旋转步进柔性驱动器。相对于传统双轴拉伸装置,自制的八爪拉伸装置使介电弹性体薄膜的预拉伸更均匀。测试了不同预拉伸量下介电弹性体驱动器的最大形变量,确定了制作驱动单元所需的介电弹性体薄膜最佳的预拉伸量。最终通过合理的设计将棘轮机构和驱动单元相结合实现了旋转步进柔性驱动。由于介电弹性体驱动器存在迟滞现象,导致驱动器的步进频率会随着负载质量的增大而减小。通过调节驱动信号的频率,可以改变驱动器的负载能力及步进频率。试验结果表明,当驱动电压为4.53 kV,空载时驱动器步进频率最高可达2.3 Hz;负载时,最大负载为263 g,即峰值扭矩为13.15 mN·m,此时步进频率降至0.22 Hz。     

锡钛酸钡BaSn_xTi_(1–x)O_3厚膜陶瓷的大电卡效应

对无铅铁电材料锡钛酸钡(Ba(Sn_xTi_(1–x))O_3(BSnT))(x=5%,10%,15%,20%,摩尔比)陶瓷进行了研究,利用流延法得到锡钛酸钡膜带,采用X射线衍射技术对烧结后的厚膜陶瓷进行结构分析,利用扫描电子显微镜分析了样品形貌,测量了样品介温关系和电滞回线,并利用Maxwell关系对电卡效应进行了计算。结果表明:厚膜陶瓷BSnT在不同的Sn~(4+)掺杂量下的电卡效应有明显的差异,在x=0.05及外加电场10 MV/m时,绝热温变(?T)可达到2.1 K,且x=0.05的样品在5 MV/m的电卡效率最高达到0.24×10~6 K·m·V~(–1)。无铅铁电陶瓷拥有大的电卡效应可望在制冷器件上作为制冷剂使用。     

基于水热合成粉末的Ba0.6Sr0.4TiO3厚膜陶瓷及其大电卡效应

通过两步水热法制备了纳米钛酸锶钡(Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3)粉体,利用流延成型法得到钛酸锶钡厚膜生坯,通过叠压、静水压、排胶及烧结后得到厚膜陶瓷。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、精密阻抗分析仪和铁电测试平台对其晶体结构、形貌、介电性能以及铁电性能进行了表征。结果表明:两步水热法得到的钛酸锶钡纳米粉体形貌为均匀的准立方体,平均颗粒尺寸为50 nm。烧结成厚膜陶瓷后平均晶粒尺寸达到2.2mm。通过电滞回线分析得到不同温度和电场下的极化强度,利用Maxwell关系得到电卡效应的绝热温变在温度253 K以及电场5 MV/m下达到0.62 K。     

锆锡钛酸镧铅反铁电体陶瓷的低温烧结和储能特性

随着风电、光电等绿色能源的利用和对大功率电力电子装备需求的增加,大功率储能器件受到了广泛的关注,而具有高储能密度和高储能效率的(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O₃ (PLZST)反铁电体陶瓷用于超级介电储能电容器具有明显的优势。但是,受到陶瓷本身高烧结温度(1 200～1 300℃)的限制,难以适应贱金属内电极多层陶瓷电容器的应用。为了适应贱金属铜(Cu)内电极的烧结,将玻璃粉MgO–Al₂O₃–ZnO–B₂O₃–SiO₂(MAZBS)添加到(Pb_0.97La_0.02)(Zr_0.55Sn_0.41Ti_0.04)O₃(PLZST)反铁电体陶瓷中,使烧结温度低于铜内电极的熔点。研究结果表明：当添加了玻璃粉MAZBS的质量分数为0.75%时,PLZST陶瓷在较低的温度(930℃)下可以实现致密烧结,且陶瓷在室温和外加电场300 kV...     

固相反应法制备高储能密度及高储能效率的驰豫型反铁电PLZT陶瓷

通过固相反应法制备了锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷并研究了其储能特性。根据室温下PLZT相图制备了反铁电相和弛豫型铁电体相相界附近的PLZT陶瓷,并选择储能密度和储能效率相对较高的组分通过流延法制备了陶瓷厚膜,并通过电滞回线计算样品的储能密度和储能效率。结果表明:所制备的样品同时表现出反铁电特性和弛豫型铁电体特性,样品室温下的储能密度能达到0.61 J/cm~3,同组分厚膜陶瓷室温下储能密度能达到1.414 J/cm~3;样品储能效率能达到94.4%;且样品的储能密度和储能效率随温度的变化表现出不同的变化趋势。     

晶粒尺寸对细晶钛酸钡陶瓷介电、压电和铁电性能的影响

以采用水热法制备的BaTiO₃粉体作为原料, 利用普通烧结法和两步烧结法制备出晶粒尺寸为0.25~10.15 μm的BaTiO₃陶瓷, 研究了晶粒尺寸效应对BaTiO₃陶瓷的介电、压电以及铁电性能的影响。结果表明: BaTiO₃陶瓷的四方相含量随着陶瓷晶粒尺寸的增大而增加; 当晶粒尺寸在1 μm以上时, 室温相对介电常数(ε° )和压电系数(d₃₃)随着晶粒尺寸的减小而增大, 并在晶粒尺寸为1.12 μm时分别达到最大值5628和279 pC/N, 然后两者随着晶粒尺寸的进一步减小而迅速下降。BaTiO₃陶瓷的剩余极化强度P_r随晶粒尺寸的增大而提高, 而矫顽场E_c却呈现出相反的趋势。晶粒尺寸对介电性能和压电性能的影响是由于90°电畴尺寸和晶界数量的变化。晶粒的晶体场和晶粒表面钉扎作用的变化影响了电畴, 进而改变电滞回线。     

化学包覆法制备Ho^(3+)掺杂钛酸钡基X8R细晶陶瓷EI北大核心CSCD

采用化学包覆法将Ho_2O_3包覆在纳米级钛酸钡粉体表面,通过烧结将Ho^(3+)扩散到钛酸钡晶粒中,调节其介电性能,研究了不同Ho^(3+)掺杂量对Ba Ti O3基陶瓷相组成、微观结构和介电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析结果表明:Ho^(3+)改性陶瓷样品均为赝立方相,Ho^(3+)的加入能抑制晶粒生长,改善陶瓷微观结构,有利于制备均匀的细晶陶瓷。透射电子显微镜观察显示,包覆层的厚度约为2 nm,包覆Ho_2O_3有助于陶瓷烧结过程中形成"核-壳"结构晶粒,能显著改善钛酸钡基陶瓷的介电温度稳定性,提高绝缘电阻。当Ho^(3+)掺杂量为2.0%时,陶瓷的相对介电常数为1 612,ΔC/C(-55~150℃)<±15%,满足EIA X8R电容器的温度特性。     

Pd掺杂SnO2厚膜CO2气体传感器的制备及其气敏特性研究

当前CO2的过度排放引发了一系列的环境问题,CO2的检测技术成为气体传感器研究领域的热点.半导体气敏传感器是气体传感器研究的主流方向之一,其中丝网印刷法是制备厚膜传感器的最常见的方法.本文采用纳米SnO2作为主要的气敏材料,制备了不同Pd掺杂含量的SnO2浆料,然后采用丝网印刷法制备了SnO2厚膜CO2气体传感器.研究...     

煅烧温度对Li0.33La0.56TiO3固态离子电容器性能的影响

本文采用固相法在900、1000、1100和1200℃煅烧温度条件下合成了Li_0.33La_0.56TiO₃(LLTO)固态电解质材料, 并将其组装为LLTO固态离子电容器。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)等技术研究了煅烧温度对LLTO固态电解质和固态离子电容器的显微结构、形貌、离子电导率和储能性能的影响。实验表明, 较高的煅烧温度有利于获得性能优异的LLTO固态离子电容器。在室温下, 1200℃煅烧温度制备的固态离子电容器晶粒离子电导率高达 9.6×10^-4 S/cm, 且具有明显的双电层电容特性, 在4 V电压窗口下比电容为3.52 mF/g。此外, 固态离子电容器比电容随晶粒电导率的增大而增大, 同时受电极与固态电解质接触面积的影响。