复合改性铁电、聚合物基材料的介电和储能特性研究
发布时间：2020-12-21 00:50
各种各样的数字化产品在不停的向多功能,小型化和智能化方向发展。人们不仅可以有效提高材料的基本性能,而且能够不断开发出许多新的功能,尤其对于各种能量存储材料。介质电容器通过极化以静电场的形式存储能量,具有快的充放电速度,在高功率脉冲系统中具有重要的应用前景。铁电陶瓷材料因为优异的介电性能,在能量存储方面具有重要的应用前景。聚合物基的电介质材料优异的柔韧性、耐高压、强的机械强度,在作为介质电容器,能够实现柔性的应用需求。为此我们分别利用铌酸钾钠、锆钛酸钡和聚酰亚胺作为基体进行掺杂或复合改性,对掺杂不同含量的样品材料的相结构,显微结构进行了探究,并研究材料的介电或能量存储性能。通过高温固相法制备了(K0.5Na0.5)0.99Sm0.01(Nb1-x-x Snx)O3陶瓷样品。结果表明,随着Sn离子掺杂量的增加,介电损耗在从0.0903减小到0.0743（100 kHz）,当x=0.005时,储能密度达到最大值,约为3.2 J/cm
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质电容器的结构示意图[8]
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.2介质电容器的四种极化方式[15]从电极化的方面来说，对于平行板电容器来说，C为电容量，Q为两极板上累积电荷化量，V为外加点电场的电压。其中C为电荷变化量与外电场电压V的比值，这就是对应着电容器的充电过程，这个值得大小也就代表了电容器储存能力的好坏：C=dQ/dV（式1.4）由于电介质材料的存在导致电容器两个电极板上所累积的电荷数量存在差异，所以插入电介质材料的介质电容器的电容量C与真空中未插入电介质材料的电容器的电容量C0也有很大差异，这时就引入了一个中间量作为桥梁来描述这两个量的关系，这个量就是介电常数εr，也就有了下面的关系式：C=εr*C0（式1.5）通常在实际情况下，就有了电介质材料插入到介质电容器的两极板间时，如下式：
内蒙古科技大学硕士学位论文-8-图1.3几种电介质材料的极化行为，P-E曲线和介电常数和电场的关系图[8]图1.4电介质材料的P-E曲线[8]。对于非线性电介质材料来说，如铁电材料、反铁电材料和弛豫铁电材料它们表现出一定的能量消耗、储存，也就有了储能密度(UST)和有效储能密度。如图1.4，紫色区域和蓝色区域的总和为总储能密度，蓝色部分为能量损耗，紫色部分为有效储能密度。介质电容器的储能能力与材料的电容(C)和极化(P)以及外加场(E)有关。电容可以用电荷(Q)相对于电压(V)的增量变化来表示，并使用以下方程几何定义C=dQ/dV=r*0*A/d（式1.7）其中ε0、εr、A和d分别是介电材料的真空介电常数、相对介电常数、面积
【参考文献】：
期刊论文
[1]无铅压电陶瓷的最新研究进展[J]. 王晨,董磊,彭伟,朱佐祥,吴莲子,凌奇,杨海涛. 中国陶瓷. 2017(11)
[2](Ag0.75Li0.1Na0.1K0.05)(Nb1-xSbx)O3无铅压电陶瓷的结构和电性能研究[J]. 宁海霞,吴浪. 中国陶瓷. 2016(07)
[3]Dielectric and Ferroelectric Properties of BaTiO3 Nanofibers Prepared via Electrospinning[J]. Yan Wei,Yu Song,Xuliang Deng,Bing Han,Xuehui Zhang,Yang Shen,Yuanhua Lin. Journal of Materials Science & Technology. 2014(08)
[4]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的掺杂[J]. 范周强,刘彬,黄玲艳,艾韦明. 陶瓷. 2014(08)
[5]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的制备方法[J]. 朱孔军,裘进浩,苏礼奎,季宏丽,孟兆磊. 中国科技论文在线. 2010(04)
[6]聚酰亚胺薄膜拉伸工艺的研究[J]. 冯华君,张玉梅,顾有伟. 工程塑料应用. 2001(03)
硕士论文
[1]压电/荧光多功能陶瓷的制备及性能研究[D]. 姚其容.上海师范大学 2014
本文编号：2928874
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介质电容器的结构示意图[8]
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.2介质电容器的四种极化方式[15]从电极化的方面来说，对于平行板电容器来说，C为电容量，Q为两极板上累积电荷化量，V为外加点电场的电压。其中C为电荷变化量与外电场电压V的比值，这就是对应着电容器的充电过程，这个值得大小也就代表了电容器储存能力的好坏：C=dQ/dV（式1.4）由于电介质材料的存在导致电容器两个电极板上所累积的电荷数量存在差异，所以插入电介质材料的介质电容器的电容量C与真空中未插入电介质材料的电容器的电容量C0也有很大差异，这时就引入了一个中间量作为桥梁来描述这两个量的关系，这个量就是介电常数εr，也就有了下面的关系式：C=εr*C0（式1.5）通常在实际情况下，就有了电介质材料插入到介质电容器的两极板间时，如下式：
内蒙古科技大学硕士学位论文-8-图1.3几种电介质材料的极化行为，P-E曲线和介电常数和电场的关系图[8]图1.4电介质材料的P-E曲线[8]。对于非线性电介质材料来说，如铁电材料、反铁电材料和弛豫铁电材料它们表现出一定的能量消耗、储存，也就有了储能密度(UST)和有效储能密度。如图1.4，紫色区域和蓝色区域的总和为总储能密度，蓝色部分为能量损耗，紫色部分为有效储能密度。介质电容器的储能能力与材料的电容(C)和极化(P)以及外加场(E)有关。电容可以用电荷(Q)相对于电压(V)的增量变化来表示，并使用以下方程几何定义C=dQ/dV=r*0*A/d（式1.7）其中ε0、εr、A和d分别是介电材料的真空介电常数、相对介电常数、面积
【参考文献】：
期刊论文
[1]无铅压电陶瓷的最新研究进展[J]. 王晨,董磊,彭伟,朱佐祥,吴莲子,凌奇,杨海涛. 中国陶瓷. 2017(11)
[2](Ag0.75Li0.1Na0.1K0.05)(Nb1-xSbx)O3无铅压电陶瓷的结构和电性能研究[J]. 宁海霞,吴浪. 中国陶瓷. 2016(07)
[3]Dielectric and Ferroelectric Properties of BaTiO3 Nanofibers Prepared via Electrospinning[J]. Yan Wei,Yu Song,Xuliang Deng,Bing Han,Xuehui Zhang,Yang Shen,Yuanhua Lin. Journal of Materials Science & Technology. 2014(08)
[4]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的掺杂[J]. 范周强,刘彬,黄玲艳,艾韦明. 陶瓷. 2014(08)
[5]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的制备方法[J]. 朱孔军,裘进浩,苏礼奎,季宏丽,孟兆磊. 中国科技论文在线. 2010(04)
[6]聚酰亚胺薄膜拉伸工艺的研究[J]. 冯华君,张玉梅,顾有伟. 工程塑料应用. 2001(03)
硕士论文
[1]压电/荧光多功能陶瓷的制备及性能研究[D]. 姚其容.上海师范大学 2014
本文编号：2928874
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