钛酸钡基无铅弛豫铁电陶瓷的强场电学性能研究
发布时间：2020-08-08 22:55
【摘要】：BaTiO_3(BT)基陶瓷具备优秀的介电、能量储存、能量捕获和电卡制冷等性能,在传感器、储能电容器和固态制冷等领域有着潜在广泛的应用前景。本文采用传统固相反应法成功制备了铁酸铋(BiFeO3)掺杂的(1-x)(0.5Ba0.8Ca0.2TiO3-0.5BiMg0.5Ti0.5O3)-x(BiFeO3)(简写为(1-x)BCT-BMT-xBFO,x = 0.0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07))弛豫铁电陶瓷。系统研究了不同掺杂含量和时效时间对(1-x)BCT-BMT-xBFO陶瓷体系的微观结构、介电性能、铁电性能以及能量储存性能的影响。采用不同烧结工艺成功制备了 x(Ba0.9Ca0.1TiO3)-(1-x)(BaSn0.2Ti0.8O3)(简写为xBCT-(1-x)BST,x= 1.0,0.625,0.60,0.575,0.55,0.525,0.50,0.0)陶瓷。系统研究了不同成分点和烧结工艺对xBCT-(1-x)BST陶瓷的微观结构、能量捕获以及电卡性能的影响。结果表明:(1)BiFeO_3的加入并没有使(1-x)BCTBMT-xBFO陶瓷引入新相,样品均为正交相和四方相共存。当x≤0.04时,正交相逐渐减少,四方相逐渐增加;当x0.04时,正交相逐渐增加,四方相逐渐减少;当外加电场为100 kV/cm时,BFO掺杂量为0.04时,陶瓷材料中获得的储能密度为0.58 J/cm3,具有最高的储能效率(80.8%),以及高的温度稳定性(130 K的温区范围内,储能效率大于91%);BiFeO_3掺杂含量的增加会导致(1-x)BCTBMT-xBFO陶瓷中大量氧空位的产生,经过时效处理,BFO掺杂量为0.06和0.07陶瓷中的氧空位大量减少,进一步提高了电场击穿强度,从而大大改善了能量储存性能。(2)两步烧结有利于细化xBCT-(1-x)BST陶瓷的晶粒尺寸,提高陶瓷的致密度,并进一步增强陶瓷的电场击穿强度;XRD分析表明xBCT-(1-x)BST陶瓷均位于三方相、正交相和四方相共存的准同型相界(MPB)附近;两步烧结有利于优化xBCT-(1-x)BST陶瓷的能量捕获性能;当外加电场为40 kV/cm时,组分为x = 0.625陶瓷获得最大的能量捕获值(WPEH～0.246 J/cm3)和电卡制冷温度(△T～0.66 K);低电场下,因缺陷偶极子的作用,一步烧结陶瓷的电卡制冷强度(△T/△E)优于两步烧结陶瓷的电卡制冷强度,组分为x = 0.575陶瓷获得最高的△T/△E(～0.022K·cm/kV)。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1
【图文】：
铁电材料包括锆钛酸铅、铌酸钠、三氧化钨等体系。逡逑与铁电体一样，反铁电晶体子晶格中同样存在离子位移自发极化，但是相邻子晶格逡逑中离子自发极化的方向相反，所以反铁电晶体的宏观自发极化强度为零［１４］，如图１－２所逡逑不。逡逑＿逦—S缅我籗缅我籜危縎缅危冲义希板
本文编号：2786227
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1
【图文】：
铁电材料包括锆钛酸铅、铌酸钠、三氧化钨等体系。逡逑与铁电体一样，反铁电晶体子晶格中同样存在离子位移自发极化，但是相邻子晶格逡逑中离子自发极化的方向相反，所以反铁电晶体的宏观自发极化强度为零［１４］，如图１－２所逡逑不。逡逑＿逦—S缅我籗缅我籜危縎缅危冲义希板
本文编号：2786227
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