钛酸钡基陶瓷的制备及其电卡性能的研究
发布时间：2021-02-21 10:20
随着现代工业技术的高速发展,无论是瓜果蔬菜的保鲜,还是大型仪器设备的冷却,从生产到生活,现代的人们越来越离不开制冷技术。现代新型的制冷技术非常多,例如卡效应制冷（包括电卡、磁卡、弹卡等）,半导体制冷,热电制冷,微型蒸汽压缩制冷等。当前卡效应制冷的研究吸引了大量的科研工作者。卡效应制冷中,电卡效应因具有高效、环保、响应速度快、无机械运动部件等优点受到广泛关注。钛酸钡材料是一种强介电化合物材料,有大的介电常数,低的介电损耗,同时拥有高的热释电系数,还可以用元素掺杂的方式对钛酸钡陶瓷进行性能优化,因此本论文选择以钛酸钡基陶瓷为研究对象。采用传统固相反应的方法合成陶瓷粉体,在空气气氛下进行无压烧结,制备了Ba0.9Sr0.1TiO3,BaZrxTi1-xO3陶瓷。研究了烧结工艺、元素掺杂对陶瓷物相、显微结构以及电卡性能的影响。通过改变测试时外加电场以及测试温度的大小,来研究电卡效应的变化规律,分析原因,为今后铁电陶瓷实现室温制冷打下了一定基础。本学位论文的主要研究...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
南极上空臭氧空洞随时间的变化
青岛大学硕士学位论文4在卡诺循环中的等温压缩与之对应。第三阶段：材料离开散热端，电场从Emax降为0，电偶极子翻转，从矢量和沿电场方向分布到杂乱无章的分布，熵增加，绝热条件下，多余的熵使材料温度降低为T-ΔTad，与卡诺循环中的绝热膨胀一致。第四阶段：在不改变电场的情况下，将材料与外界环境接触，由于材料温度为T-ΔTad低于环境的温度，所以材料从环境中吸收热量Q，温度从T-ΔTad升高到T，即是又回到了初始状态，完成了一个循环，等同于右侧的等温膨胀过程。图1.2（左）电卡固态制冷循环示意图及其与（右）蒸气压缩制冷循环对比[32]将材料的吉布斯自由能展开成6个部分分别是：应变，应力，熵变S，温度T，电位移，电场强度：=（1-1）微分得：d=dxd(1-2)
青岛大学硕士学位论文7考样品施加恒定的热流，是温度恒定线性的增高，反馈回路通过改变样品输入功率，使样品温度与参考温度一致。=，并对其进行积分∫得此过程的焓变。在电卡实验的测试中，通常采用等温条件，即是说温度线稳定下来[35]，然后再施加电场，这一过程通常是在硅油中进行以防止电弧，将时间数据收集，以热流为纵轴，时间为横轴，可作图如下。DSC虽然有很多优点，但也存在对商用仪器改装的困难，改装以便于在实验室加去大电常另一个问题也与DSC的敏感性有关，对于足够大的热流它更适合做快速扫描，通常最好的扫描速率≥1/，这意味着电卡实验所产生的热流很难被高精度的检测到。在大多数的电卡实验中，对于块体材料在大电场下的测试实验，DSC表现为一种理想的测试技术，但在处理厚膜或薄膜等较小尺寸的样品测试时会遇到热流小测试不精确的问题。图1.3DSC热流曲线（绿）及作用在样品上的电压信号（红）[36]利用高精度绝热量热仪可以获得精度更高的结果，例如交流量热法或绝热量热法[9,12]。这一门技术的最大特点就在于其对热屏蔽的精确控制和对样品温度变化的高精度测量，这两点也正是在所有电卡直接测试手段中最重要的两点，因此高精度绝热量热仪非常适合测试这一过程中的温度变化。传统的热容测试和电卡测试最主要的区别就是后者的测试熔体温度是稳定的，对样品施加一个外加电场，样品的温度作为时间的函数被记录下来。而在传统热容测试中，通常扫描熔体的温度，而样品温度作为时间的函数进行测量，并对样品施加一个特殊的加热功率信号。所以在使用量热仪测量电卡效应时最主要的问题是：
【参考文献】：
期刊论文
[1]High electrocaloric cooling power of relaxor ferroelectric BaZrxTi1–xO3 ceramics within broad temperature range[J]. Jianfeng Qian,Penghao Hu,Chen Liu,Jianyong Jiang,Zhenkang Dan,Jing Ma,Yuanhua Lin,Ce-Wen Nan,Yang Shen. Science Bulletin. 2018(06)
[2]固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响[J]. 沈振江,邴丽娜. 硅酸盐通报. 2015(02)
[3]纳米晶钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3)粉体的微波水热合成[J]. 杨忠波,常爱民,赵青,孙永欣,刘力,文彬. 材料科学与工程学报. 2006(04)
[4]Ba1-xSrxTiO3固溶体粉体的均相直接合成与表征[J]. 许涛,黄志良,刘羽,汪奇林,陈金民. 武汉化工学院学报. 2005(05)
[5]BST超细粉体的水热法形成机理及工艺控制[J]. 苗鸿雁,周耀辉,朱刚强,仇越秀. 电子元件与材料. 2005(04)
[6]SOL-GEL法制备钛酸锶钡（BST）粉体[J]. 李桂英,余萍,莫言,周媛媛,王欢,肖定全. 化学研究与应用. 2003(06)
[7]高纯微细钛酸锶钡固溶体的研制[J]. 曾瑞文,吴贵岚. 江西化工. 2003(03)
[8]铁电钛酸锶钡薄膜的最新研究进展[J]. 朱小红,朱建国,郑东宁,李林. 无机材料学报. 2003(05)
[9]钛酸锶钡（BST）铁电移相器材料的研究现状[J]. 金宇龙,周洪庆,吴洪忠,刘敏,蒋微波,黄志文. 电子元件与材料. 2003(02)
[10]Sr1-xBaxTiO3超细微粉的溶胶-凝胶制备与表征[J]. 付兴华,侯宪钦,周丽玮,黄世峰,傅正义. 硅酸盐通报. 2003(01)
本文编号：3044214
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
南极上空臭氧空洞随时间的变化
青岛大学硕士学位论文4在卡诺循环中的等温压缩与之对应。第三阶段：材料离开散热端，电场从Emax降为0，电偶极子翻转，从矢量和沿电场方向分布到杂乱无章的分布，熵增加，绝热条件下，多余的熵使材料温度降低为T-ΔTad，与卡诺循环中的绝热膨胀一致。第四阶段：在不改变电场的情况下，将材料与外界环境接触，由于材料温度为T-ΔTad低于环境的温度，所以材料从环境中吸收热量Q，温度从T-ΔTad升高到T，即是又回到了初始状态，完成了一个循环，等同于右侧的等温膨胀过程。图1.2（左）电卡固态制冷循环示意图及其与（右）蒸气压缩制冷循环对比[32]将材料的吉布斯自由能展开成6个部分分别是：应变，应力，熵变S，温度T，电位移，电场强度：=（1-1）微分得：d=dxd(1-2)
青岛大学硕士学位论文7考样品施加恒定的热流，是温度恒定线性的增高，反馈回路通过改变样品输入功率，使样品温度与参考温度一致。=，并对其进行积分∫得此过程的焓变。在电卡实验的测试中，通常采用等温条件，即是说温度线稳定下来[35]，然后再施加电场，这一过程通常是在硅油中进行以防止电弧，将时间数据收集，以热流为纵轴，时间为横轴，可作图如下。DSC虽然有很多优点，但也存在对商用仪器改装的困难，改装以便于在实验室加去大电常另一个问题也与DSC的敏感性有关，对于足够大的热流它更适合做快速扫描，通常最好的扫描速率≥1/，这意味着电卡实验所产生的热流很难被高精度的检测到。在大多数的电卡实验中，对于块体材料在大电场下的测试实验，DSC表现为一种理想的测试技术，但在处理厚膜或薄膜等较小尺寸的样品测试时会遇到热流小测试不精确的问题。图1.3DSC热流曲线（绿）及作用在样品上的电压信号（红）[36]利用高精度绝热量热仪可以获得精度更高的结果，例如交流量热法或绝热量热法[9,12]。这一门技术的最大特点就在于其对热屏蔽的精确控制和对样品温度变化的高精度测量，这两点也正是在所有电卡直接测试手段中最重要的两点，因此高精度绝热量热仪非常适合测试这一过程中的温度变化。传统的热容测试和电卡测试最主要的区别就是后者的测试熔体温度是稳定的，对样品施加一个外加电场，样品的温度作为时间的函数被记录下来。而在传统热容测试中，通常扫描熔体的温度，而样品温度作为时间的函数进行测量，并对样品施加一个特殊的加热功率信号。所以在使用量热仪测量电卡效应时最主要的问题是：
【参考文献】：
期刊论文
[1]High electrocaloric cooling power of relaxor ferroelectric BaZrxTi1–xO3 ceramics within broad temperature range[J]. Jianfeng Qian,Penghao Hu,Chen Liu,Jianyong Jiang,Zhenkang Dan,Jing Ma,Yuanhua Lin,Ce-Wen Nan,Yang Shen. Science Bulletin. 2018(06)
[2]固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响[J]. 沈振江,邴丽娜. 硅酸盐通报. 2015(02)
[3]纳米晶钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3)粉体的微波水热合成[J]. 杨忠波,常爱民,赵青,孙永欣,刘力,文彬. 材料科学与工程学报. 2006(04)
[4]Ba1-xSrxTiO3固溶体粉体的均相直接合成与表征[J]. 许涛,黄志良,刘羽,汪奇林,陈金民. 武汉化工学院学报. 2005(05)
[5]BST超细粉体的水热法形成机理及工艺控制[J]. 苗鸿雁,周耀辉,朱刚强,仇越秀. 电子元件与材料. 2005(04)
[6]SOL-GEL法制备钛酸锶钡（BST）粉体[J]. 李桂英,余萍,莫言,周媛媛,王欢,肖定全. 化学研究与应用. 2003(06)
[7]高纯微细钛酸锶钡固溶体的研制[J]. 曾瑞文,吴贵岚. 江西化工. 2003(03)
[8]铁电钛酸锶钡薄膜的最新研究进展[J]. 朱小红,朱建国,郑东宁,李林. 无机材料学报. 2003(05)
[9]钛酸锶钡（BST）铁电移相器材料的研究现状[J]. 金宇龙,周洪庆,吴洪忠,刘敏,蒋微波,黄志文. 电子元件与材料. 2003(02)
[10]Sr1-xBaxTiO3超细微粉的溶胶-凝胶制备与表征[J]. 付兴华,侯宪钦,周丽玮,黄世峰,傅正义. 硅酸盐通报. 2003(01)
本文编号：3044214
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3044214.html
