一、超细二氧化锆的质量及其在压电陶瓷中的应用(论文文献综述)
段晴晴[1](2021)在《纳米氧化锆的制备及应用于纳米陶瓷的性能研究》文中进行了进一步梳理氧化锆具有热膨胀系数大、导热系数小、抗氧化性强、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在纳米陶瓷材料中得到广泛应用。氧化锆有单斜晶相、四方晶相、立方晶相三种结构,随温度变化,三种晶相之间形成了一个可逆的相转变过程,在相变过程中伴随着很大的剪切应变和体积变化,也有利于提高纳米氧化锆陶瓷的强度与韧性。纳米氧化锆陶瓷的制备主要有纳米氧化锆粉体原料的制备,加压成型,高温烧结三个部分。其中,原料的制备极其重要,制备性能优异纳米氧化锆陶瓷需要粒径小、分布窄、形貌好、分布均匀的纳米氧化锆粉体。本文采用液相沉淀法以氧氯化锆、氧化钇、硝酸铝为原料,氢氧化钠为沉淀剂制备了纳米氧化锆粉体,致力于解决传统沉淀法中制备氧化锆粉体粒径大,团聚严重、纯度不高等问题。本文首先在搅拌反应器中进行了纳米氧化锆粉体的制备研究,结果表明,随着氢氧化钠浓度,Al3+含量,陈化时间的增加,氧化锆粉体的粒径呈现先减小后增大的趋势;随着p H值的增大,氧化锆粉体的粒径呈现先增大后减小的趋势。随着氢氧化钠浓度,陈化时间的增加,粒径分布先变窄后变宽;随着Al3+含量,p H值的增加,粒径分布由宽变窄。适宜的工艺条件为:反应原料氧氯化锆浓度为0.2 mol/L,Y3+和Al3+的加入量是氧氯化锆质量的3%,反应原料Na OH浓度为0.4 mol/L,加入分散剂PEG400用量为氢氧化钠质量的2%,反应温度为60℃,反应终点p H=9,陈化时间60 min,煅烧温度500℃,煅烧时间4 h。使用最优条件制备出的粉体,粒径分布在14-34 nm之间,平均粒径为23nm,最小为14 nm。利用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)反应器制备纳米氧化锆粉体时,考察了不同进料速度、转速对氧化锆粉体粒径和形貌等的影响规律,发现随着进料速度和转速的增加,纳米氧化锆粉体的粒径呈减小的趋势,最佳反应条件为进料速度60 L/h,转速为1000r/min。与搅拌反应器制备的纳米氧化锆粉体相比,IS-RPB反应器制备出的氧化锆也以四方相存在,但其氧化锆纳米粉体颗粒粒径更小,最小为8 nm,粒径分布更均匀,在8-28 nm的范围,且没有明显团聚,表明IS-RPB反应器的微观混合效果更好,在使用相同质量的原料时,能形成更多的小晶核,氧化锆颗粒粒径更小。另外对氧化锆粉体的前驱体进行了TG-DSC测定,计算出样品的活化能Ea=261.67 k J/mol。采用IS-RPB制备出的氧化锆纳米粉体制备了简单的纳米氧化锆陶瓷,并对比了使用搅拌反应器制备的粉体制备的纳米氧化锆陶瓷,发现使用IS-RPB制备的纳米粉体制备出的纳米氧化锆陶瓷体积密度、收缩率高,气孔率更小,陶瓷性能得到提高。同时通过实验考察不同的聚乙烯醇浓度、成型压力、烧结温度、氧化铝含量对纳米氧化锆陶瓷相对密度、收缩率、气孔率等性能的影响,发现随着聚乙烯醇浓度的增加陶瓷的体积密度,气孔率和收缩率整体呈现增加的趋势;随着压力和烧结温度的增加纳米氧化锆陶瓷的体积密度和收缩率增大,气孔率减小。
舒明方[2](2021)在《BiFeO3基固溶体的制备及其磁电性能研究》文中指出随着器件小型化的发展,集磁学性能与电学性能于一身的多功能材料受到越来越多的关注并逐渐演变成研究热点。多铁性材料是一种新型的多功能材料,它同时包含铁电序、铁磁序、铁弹序等两种及以上的铁性,并且不同序参量之间还可能存在线性耦合项,目前正受到人们越来越多的关注与青睐。在诸多单相多铁性材料中,BiFeO3及其衍生材料在室温下同时存在铁电性和磁性,并且在高居里温度下还具有良好的压电性,因此在高温铁电、压电以及磁电器件领域有着非常大的应用潜力。然而,BiFeO3的合成条件严苛,温度稳定性差,导致纯的BiFeO3陶瓷难以制备。即使制备出来,Bi元素的易挥发性也会使得样品中不可避免地出现氧空位和Fe2+离子等电荷缺陷,导致样品绝缘性很差,难以观测到其本征物性。此外,BiFeO3具有特殊的空间调制螺旋型结构与倾斜的G型反铁磁叠加,使其在室温下表现出极弱的磁性,以上种种都对其潜在的应用造成了阻碍。为了改善BiFeO3陶瓷体系的性能,我们利用球磨的方法制备了(1-x)BiFeO3-x(Ba0.85Ca0.15)TiO3固溶体并研究了不同助烧结剂对体系磁电性能的影响,主要研究内容如下:(1)利用传统固相反应法制备了(1-x)BiFeO3-x(Ba0.85Ca0.15)TiO3(0.2≤x≤0.5)固溶体陶瓷。确定了(1-x)BiFeO3-x(Ba0.85Ca0.15)TiO3固溶体的准同型相界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)组分范围是0.24≤x≤0.3,在 MPB 组分附近的样品具有饱和的电滞回线以及最优的压电性能。(2)利用两步烧结与球磨法的结合,制备了不同研磨方式以及不同球磨时间的0.7BiFeO3-0.3(Ba0.85Ca0.15)TiO3(BF-BCT)陶瓷。结果表明,与研钵研磨的样品相比,球磨法制备的样品更加致密,并且球磨40小时的样品具有最大的剩余电极化强度52 μC/cm2,与PUND测试结果相一致,证明了所测得的铁电性的本征性。分析结果表明较大的剩余电极化源于氧空位密度的减少。每个样品都存在介电弛豫行为。样品复数电模量与电阻抗测试结果表明,该体系的介电弛豫现象源于晶粒与晶界处氧空位的扩散。(3)系统研究了 CuO与MnO2氧化物助烧结剂对BF-BCT陶瓷的结构、铁电性和磁性的影响。发现MnO2会促进陶瓷晶粒的生长,增强样品的铁电性能;而CuO会抑制陶瓷晶粒的生长,提高样品的剩余磁化强度。相较于母体,所有添加氧化物的样品都表现出增强的磁性,归因于Fe2+和Fe3+离子之间超交换作用的增强。(4)制备了不同添加量氧化锰的BF-BCT陶瓷,发现MnO2添加量为0.8的样品具有较大的剩余电极化强度(49.5 μC/cm2),几乎是母体的三倍。MnO2添加量为1.2样品的压电系数达到137pC/N。介电性能测试表明,BF-BCT-Mn-x陶瓷在添加MnO2后,发生了从非弛豫铁电体到弛豫铁电体的转变。较优的压电性能主要缘于增强的铁电和介电性能以及弛豫铁电体中同时存在的极性纳米区域和长程铁电畴。
刘康辉[3](2021)在《高温度稳定性Na0.5Bi4.5Ti4O15铋层状陶瓷结构调控及压电性能研究》文中研究表明铋层状无铅压电陶瓷因其具有良好的高温度稳定性和一定的压电性能,获得了越来越多的关注,在油井勘探、航空航天、核能发电等高温恶劣环境下有着很好的应用前景。本论文选取具有代表性的4层铋层状结构压电陶瓷Na0.5Bi4.5Ti4O15(NBT)作为研究对象,采取固相反应法制备了(1-x)Na0.5Bi4.3Er0.2Ti4O15-x K0.5Na0.5Nb O3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷和Na0.5Bi4.46Ce0.04Ti4-xCoxOy(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)陶瓷,结合Rieteveld结构精修,系统性地研究了其结构与性能之间的变化规律。主要研究内容如下:首先研究了铋层状陶瓷的晶体结构,探究其晶胞参数、晶胞体积以及原子键长对其性能的影响。本文选用结构精修软件GSAS,对Na0.5Bi4.5Ti4O15基陶瓷进行Rietveld全谱拟合,得到晶体结构参数,探索掺杂对陶瓷晶体结构的影响以及内部微观结构变化和外部性能之间的关系。其次向A位掺定量Er的NBT基陶瓷中尝试性地引入高压电活性的钙钛矿结构K0.5Na0.5Nb O3,采取固相反应法制备了(1-x)Na0.5Bi4.3Er0.2Ti4O15-x K0.5Na0.5Nb O3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷。XRD衍射谱表明K0.5Na0.5Nb O3的引入并没有改变单一Na0.5Bi4.5Ti4O15铋层状相结构。随后对衍射数据进行Rietveld全谱拟合,得到样品的晶体结构参数,探究K0.5Na0.5Nb O3的引入对Na0.5Bi4.5Ti4O15结构的影响及其与电学性能之间的联系。实验结果发现,样品晶格畸变指数b/a随着K0.5Na0.5Nb O3含量的增加而减小,导致晶体结构对称性提高,同时样品的阻抗值减小,极化时易击穿,导致其铁电性能下降、压电性能提升不大。此外,介电温谱显示适量的K0.5Na0.5Nb O3含量可以有效降低样品的介电损耗(x=0.1,tanδ=0.00447),提高了NBT陶瓷介电性能热稳定性。最后制备了A位掺定量Ce、B位Co变化的了Na0.5Bi4.46Ce0.04Ti4-xCoxOy(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)陶瓷,并系统性研究了Ce、Co共掺对其微观结构与电学性能的影响。实验结果表明所有的陶瓷样品均是单一的Na0.5Bi4.5Ti4O15相结构,随着x的增大,样品的晶胞参数、晶胞体积、B-O键长度以及B-O八面体体积都减小。研究发现,Co3+取代Ti4+后会形成缺陷偶极子对(Co’Ti-(?))?,促进极化效果,提高其铁电压电性能。当x=0.2时,其综合性能最好,晶粒尺寸适中且均匀,压电系数d33=22p C/N,剩余极化强度2Pr=2.97(?)C/cm2,居里温度Tc=686℃,最小的介电损耗tanδ=0.00582,具有很高的应用潜力。
高铭泽[4](2020)在《Fe的掺杂对锆钛酸钡钙基无铅陶瓷结构及性能的影响》文中提出压电材料是一种可将机械能和电能互相转化的高性能材料,压电陶瓷凭借出色的电学性能和简单的制造工艺成为了最常用的压电材料之一。铅基压电陶瓷中占比普遍超过70%的铅元素对人体健康和环境都有着不可逆的损害,所以研究环境友好且在性能上可以替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷成为了当下科研工作者们的一项重要课题。锆钛酸钡钙(BCZT)基无铅压电陶瓷是一种新型的高性能无铅压电陶瓷,拥有很高的压电常数,具备替代铅基压电陶瓷的潜力。但较高的烧结温度和较低的居里温度是阻碍其进一步应用的关键因素。本文从当前国内外锆钛酸钡钙体系陶瓷的研究现状入手,采用传统固相烧结法,制备出不同相结构的锆钛酸钡钙基压电陶瓷,并通过金属氧化物Fe2O3的掺杂对陶瓷进行Fe的掺杂改性研究。运用X射线衍射,扫描电子显微镜,介电-温度测试仪,压电测试仪,电滞回线测试仪等仪器设备,研究了相界和离子掺杂对锆钛酸钡钙体系陶瓷结构、形貌、电学及储能性能的影响。主要研究结果如下:(1)采用传统的固相反应法成功制得了x取值为44-56的BCZTx((1-x)%Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x%(Ba0.7Ca0.3)Ti O3)陶瓷,所有七组BCZTx陶瓷均呈现纯钙钛矿结构,晶粒尺寸和样品密度均无明显变化。对该体系陶瓷在室温下的相结构研究表明:BCZT50陶瓷处于准同型相界状态,x取值低于50的BCZTx陶瓷呈现菱方相,x取值高于50的BCZTx陶瓷呈现四方相。BCZT50陶瓷拥有最佳的性能:居里温度98℃,剩余极化强度7.41μC/cm2,矫顽场2.31k V/cm。(2)利用Fe对BCZT44、BCZT50和BCZT56三组陶瓷进行掺杂。结果表明Fe离子可以完全进入陶瓷的晶格结构中并形成固溶体。Fe-BCZTx陶瓷的晶粒尺寸会随着Fe离子掺杂量的增加而逐渐减小。随Fe离子含量的增加,陶瓷样品的居里温度会逐渐降低,2%Fe-BCZTx和4%Fe-BCZTx两组陶瓷样品的居里温度已低于的室温。对掺杂后的陶瓷进行铁电性能的测试,结果表明陶瓷的剩余极化强度会随Fe掺杂量的增加而降低,2%Fe-BCZT50陶瓷拥有最小的矫顽场0.52k V/cm。(3)研究了Fe的掺杂对BCZTx体系陶瓷储能性能的影响。结果表明Fe离子的引入会明显改变BCZTx陶瓷的电滞回线形状。随Fe含量的增加,陶瓷样品的电滞回线逐渐变得窄而细且面积随之减小,剩余极化强度表现出明显的降低。Fe的掺杂可提高BCZTx体系陶瓷的储能能力。在室温下2%Fe-BCZTx陶瓷拥有最佳的储能性能,对三组试样的疲劳试验表明在室温下2%Fe-BCZTx陶瓷随施加电场次数的增加,陶瓷的储能性能无明显变化。2%Fe-BCZT44,2%Fe-BCZT50和2%Fe-BCZT56三组陶瓷的可释放能量密度分别为0.191J/cm3,0.185J/cm3和0.190J/cm3,且储能效率均超过90%。1%Fe-BCZT50陶瓷在50℃-150℃温度范围内储能密度和储能效率变化很小,表现出最佳的储能温度稳定性。
潘晨[5](2020)在《三辊混合法制备的Al2O3-ZrO2复相陶瓷的力学性能,相组成和微观结构》文中指出Al2O3-ZrO2陶瓷原料的均匀分散是其制备的关键工艺环节。三辊混合适合于超细陶瓷粉体高粘度浆料的分散,有利于降低分散介质用量,减少干燥时间。本文使用三辊混合法对Al2O3和3Y-Zr O2粉体进行混合分散,经模压和烧结后制备了Al2O3-ZrO2复合陶瓷材料。使用XRD、SEM、EDS、高低温双立柱试验机等测量了复相陶瓷材料相组成、显微结构以及力学性能的变化,并在此基础上探究了随着3Y-Zr O2体积分数变化,粗细两种氧化铝以及添加剂对Al2O3-ZrO2复相陶瓷材料力学性能和显微结构的影响。研究结果表明:Al2O3-ZrO2复相陶瓷中Al2O3和Zr O2两相分布状态对Zr O2相变和陶瓷力学性能有密切影响。对采用3μm的粗Al2O3的样品来说,当3Y-Zr O2弥散在Al2O3基体中时,Zr O2晶粒中存在拉应力、产生m相以及致密度较低,使得Al2O3-ZrO2陶瓷的弯曲强度相对于单纯氧化铝陶瓷来说并未增加。当3Y-Zr O2含量增加成为连续相时,Zr O2晶粒中出现压应力以及m-Zr O2含量降低,使得在1500-1600℃烧结的复合陶瓷弯曲强度明显增加。因此,在3Y-Zr O2中添加适量Al2O3可以提高Zr O2陶瓷的弯曲强度和韧性,实验中弯曲强度最大值相比于单纯Zr O2陶瓷,提高了17%;断裂韧性最大值相比于单纯Zr O2陶瓷提升了52%。对采用0.3μm的细氧化铝粉的样品来说,在复相陶瓷中,没有检测到Zr O2(m)相,并且t相衍射峰发生了明显偏移,相对于粗Al2O3样品来说,这种偏移发生的温度更低,这与氧化铝和氧化锆之间的固溶有关。同时,还发现有氧化铝微聚集区,尺寸在5-10μm之间。随着Al2O3含量提高,由粗细两种氧化铝粉制备的复相陶瓷弯曲强度均下降,然而,细氧化铝粉制备的复相陶瓷弯曲强度下降更加平缓。由于氧化铝与氧化锆两相烧结温度差距较大,因此,研究了不同添加剂对Al2O3-ZrO2复相陶瓷显微结构和性能的影响。在ZTA(含30 vol%Zr O2)材料中添加1 wt%Ba Ti O3时,发现Al2O3和Zr O2晶粒尺寸增大,且裂纹的扩展受到抑制,这与BaTiO3在ZTA基体中发挥桥联和压电效应作用有关。MgO能提高ZTA陶瓷的密度,断裂模式为沿晶-穿晶混合断裂模式,晶间气孔较少,晶粒结合程度高,此时ZTA复相陶瓷拥有最抗裂纹扩展的能力,弯曲强度达到492 MPa。而添加Ca O-Si O2时,可以在更低的烧结温度下提高氧化铝和氧化锆两相的烧结性能,复合陶瓷的断裂出现有明显的穿晶断裂现象,因此,复相陶瓷的弯曲强度也得到提高。对添加微米氧化铝粉来说,与传统球磨混合相比,三辊混料方式能够得到更致密的ATZ陶瓷,而球磨方式能得到较高密度的ZTA陶瓷,这与三辊混料方式下,氧化铝和氧化锆两相相互作用的影响程度变大有关。对亚微米氧化铝来说,在两种混料方式下均存在氧化铝的微聚集体,且大小相似,尺寸在5-10μm,表明两者分散效果差别不大。
沈孟[6](2020)在《NBT-BT基无铅热释电陶瓷的热调控及能量收集特性研究》文中进行了进一步梳理随着经济的快速发展以及人口数量的增加,能源消耗与环境保护之间日益激烈的矛盾导致人类将面临全球性的能源危机。据统计煤、石油、天然气等贡献的能量只有32.7%被有效利用,大部分的能量以热的形式浪费,因此,解决热能损耗与能源之间的矛盾,收集与再利用损耗的热能至关重要。基于热释电效应的能量收集器可将环境中的低品位废热能转变为电能,且这种超低功耗热释电能量收集器几乎不需要自我维护装置就可以长期工作,可广泛应用于无源传感网络、医疗健康监测、环境监测、智能家居等方面。然而目前热释电能量收集器主要基于与环境友好理念相悖的有毒的铅基热释电陶瓷展开,且现有热释电能量收集器因其能量密度低、稳定性差,在实际应用中受到限制。基于以上研究问题,为探究热释电能量收集的调控机理,提升热释电能量收集的能量密度及温度稳定性,本文以0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06Ba TiO3(NBT-BT)基无铅陶瓷为研究对象,首先研究了NBT-BT陶瓷的准同型相界(MPB)形成机制,并在此基础上,调控NBT-BT陶瓷的铁电-反铁电(FE-AFE)相变温度,提升其室温热释电系数。其次,基于热传导理论,推导了材料热响应度(d T/dt)与其热容(C)和热导率(K)的关系,并在NBT-BT基陶瓷中引入孔隙/SiO2颗粒降低其热容,在材料中引入Zn O/Al N颗粒提升其热导率,从而提升材料的热响应度,进而提升无铅陶瓷的热释电能量密度及温度稳定性。具体研究内容如下:(1)根据热释电能量密度表达式,热释电能量收集器的能量密度取决于其“电性能”及“热性能”,即热释电系数(p)及热响应度(d T/dt)。基于此,在“电性能”调控方面,利用NBT-BT陶瓷在100 oC附近存在FE-AFE相变特点,在NBT-BT陶瓷的MPB处引入Zr4+调控其FE-AFE相变温度,使其相变温度逐渐移动到室温附近,从而提升其室温热释电系数和能量密度,确定了0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06Ba Ti0.8Zr0.2O3(NBT-BZT)陶瓷组分,为后期调控其热特性提供了基体材料。(2)在“热性能”调控方面,基于傅里叶热传导理论,建立了NBT-BZT无铅热释电陶瓷热传导模型并依据非稳态导热要求设定初始条件,推导了陶瓷温度场的分布,并结合COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,验证相关理论的正确性。结果表明:排除材料的尺寸及外部加热条件对材料热响应度的影响,材料的d T/dt与其热容(C)成反比,与其热导率(K)成正比。并基于上述理论分析,制备了NBT-BZT多孔陶瓷,降低材料的比热容,减小材料升温过程中热量的吸收,加快材料的热传导。本文采用炭粉造孔剂法制备了不同孔隙率的NBT-BZT多孔陶瓷,研究了多孔陶瓷的微观结构、介电、铁电、热释电等性能,同时分析了孔隙率调控热释电陶瓷热容、热导率的理论机制,最后分析了样品的能量收集特性及温度稳定性。实验表明:(1)陶瓷的Cρ、K随着气孔率的增加而降低,而陶瓷的热扩散系数(α)随着孔隙率的增加而增大,当陶瓷的孔隙率为10.3%时,材料的室温α最大可达0.638 m2 s-1。(2)当驱动温度在25oC~50 oC范围波动,材料的孔隙率为7.7%时,NBT-BZT多孔陶瓷样品在40 MΩ的负载电阻上可产生大约3 V的峰值电压,同时驱动电路中产生0.055μA的峰值电流,能量密度可达71.14μJ cm-3。(3)随着孔隙率的增加,NBT-BZT陶瓷能量收集稳定性降低,材料的电压、电流随着时间的变化波动越来越明显。(3)为降低陶瓷的比热容,保持材料的温度稳定性,本文采用两步烧结法制备NBT-BZT:SiO2复合陶瓷,利用SiO2低比热容减少材料升温过程中吸收的热量,提升材料的d T/dt;同时热传导的提升,加快了材料电畴翻转,从而有效展宽其热释电的温区,进而提升材料的温度稳定性。实验表明:(1)随着SiO2含量的增加,NBT-BZT:SiO2复合陶瓷的比热容Cρ不断降低,NBT-BZT:0.2 wt%SiO2复合陶瓷的室温K为1.34W m-1 K-1,室温α为0.65 m2 s-1。(2)NBT-BZT:0.1 wt%SiO2复合陶瓷的热释电系数大于20×10-4 C m-2 K-1的工作温度区间从10 oC扩大到30 oC。(3)当驱动温度在25oC~50 oC范围波动时,NBT-BZT:0.1wt%SiO2复合陶瓷可在电阻为40 MΩ的负载上产生3.5 V的峰值电压,从而在电路中驱动0.09μA的峰值电流,能量密度可达110μJ cm-3。(4)从“热导率”角度,在NBT-BZT陶瓷基体中引入第二相高热导率Zn O半导体材料,Zn O颗粒在陶瓷晶界处聚集,加快复合陶瓷的晶格热振动,提升材料的热传导速率;同时Zn O半导体的电荷补偿效应加快了材料中感应电荷的传递,提升了材料的热释电系数及温度稳定性。实验表明:(1)NBT-BZT:0.2wt%Zn O复合陶瓷的室温K最大可达1.57 W m-1 K-1,BNT-BZT:0.3wt%Zn O复合陶瓷的室温Cρ可达0.482 J g-1 K-1,室温α可达0.56 m2 s-1。(2)NBT-BZT:0.2 wt%Zn O复合陶瓷的峰值热释电系数可达620×10-4 C m-2 K-1,热释电系数峰值温度提升约15 oC。(3)当驱动温度在25 oC~50 oC范围波动时,NBT-BZT:0.2 wt%Zn O复合陶瓷可在电阻为40 MΩ的负载上产生4.7 V的峰值电压,从而在电路中驱动0.102μA的峰值电流,输出能量密度可达130μJ cm-3。(5)为进一步提升材料的热导率,本文在NBT-BZT陶瓷基体中引入高热导率Al N,Al N颗粒在陶瓷晶界处聚集形成三维网络结构,加快了周围热释电基体材料的热振动,从而加快了复合陶瓷电偶极子翻转,致使材料的极化强度持续变化,从而提升了材料的热释电系数。实验表明:(1)NBT-BZT:0.25 wt%Al N复合陶瓷的室温K可达1.91 W m-1 K-1,室温Cρ可达0.484 J g-1 K-1,室温α可达0.673 m2 s-1。(2)NBT-BZT:Al N复合陶瓷的峰值热释电系数随着Al N含量的增加先增大后降低,当Al N含量为0.25 wt%时,复合陶瓷的峰值热释电系数可达906×10-4 C m-2 K-1。(3)当驱动温度在25 oC~50 oC范围波动,NBT-BZT:0.25 wt%Al N复合陶瓷可以在电阻为40 MΩ的负载上产生6.19V的峰值电压,从而在电路中驱动0.125μA的峰值电流,输出能量密度可达416μJ cm-3。
夏彧顺[7](2020)在《PHT-PNN三元压电陶瓷的制备和改性研究》文中研究说明低温共烧多层压电陶瓷由于其集成度高、体积小、压电和介电性能好等优点已经在集成电路等领域得到了广泛的应用。因此,找到可用于低温烧结的高性能压电陶瓷非常关键。最新的研究工作表明:Pb(Hf,Ti)O3-Pb(Nb,Ni)O3(PHT-PNN)是一种新型的具有高压电、高介电的陶瓷体系。但是,其烧结温度(1250℃)较高,限制了它在低温共烧多层压电陶瓷领域的应用。为了研究PHT-PNN压电陶瓷的低温烧结特性,本论文以0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)O3-0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)O3压电陶瓷体系为研究对象。采用传统固相烧结法,通过离子对掺杂、添加烧结助剂、复合掺杂等方法降低烧结温度,同时提高其压电性能。得到的主要结论如下:采用固相法制备了等摩尔Li+和Bi3+共掺杂的0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)O3-0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)O3压电陶瓷。系统研究了Li+和Bi3+共掺杂对PHT-PNN陶瓷晶体结构、微观组织、压电和介电性能的影响。结果表明,Li+和Bi3+能够进入PHT-PNN晶格,使晶胞发生畸变,改善材料的电学性能。在烧结过程中Li2CO3和Bi2O3形成的液相促进了陶瓷晶粒生长和致密化。研究发现1.0 mol%(Li+-Bi3+)共掺杂的PHT-PNN陶瓷在1100℃温度下烧结,可得到最佳的电学性能,即d33=1025 p C/N,εr=7974,kp=0.65,tanδ=2.9%,Tc=119℃。研究了CuO助烧的0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)O3-0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)O3压电陶瓷,综合分析了CuO对PHT-PNN陶瓷的烧结温度、微观结构和电学性能的影响。结果表明,通过添加CuO,PHT-PNN/CuO压电陶瓷具有优良的低温烧结特性,其在1050℃的低温可以烧结致密。这是由于CuO与PbO在790℃下可以形成共晶液相,从而使得样品在低温下便可快速致密化,最终获得均匀的微观组织结构。电学性能测试结果显示,当CuO添加量为0.5 mol%时,样品的d33=912 p C/N,εr=6665,kp=0.55,tanδ=2.73%,以及Tc=130℃。研究了Li+、Bi3+和Cu2+复合掺杂的0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)O3-0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)O3陶瓷。结果表明,PHT-PNN/Li+-Bi3+/C u2+陶瓷可以在1000℃以下完成烧结,形成均匀致密的组织结构。在Li+、Bi3+和Cu2+的多重作用下,低温烧结的PHT-PNN样品的压电和介电性能得到大幅度提升。对于添加1.0 mol%(Li+-Bi3+)和0.5 mol%Cu2+的样品,在1000℃下烧结2 h时,获得最佳的综合性能,其d33=1000 p C/N,εr=7248,tanδ=2.99%,Tc=119℃。
阳攀[8](2020)在《热释电探测器的PZT基陶瓷材料研究及单元结构仿真》文中提出热释电探测器作为一种检测装置,由于低成本、高可靠性和无需制冷等特点,常被当作采集器、“警报器”等传感节点而运用到无线传感网络和其他的一些方面,并随着5G更高频率传输速度、更低成本、更大网络规模架构和更高安全性的网络时代的到来和发展,使得万物互联也将成为可能,这也就说明无线传感网络的规模将无限扩大,与此同时作为传感节点的探测器的需求量也将成倍增加,但事物都有两面性,机遇和挑战往往都是成对出现,所以如何提高热释电探测器的探测性能是目前亟待研究的课题,而又由探测器的结构组成和工作原理可知,欲提高探测性能,研究热释电材料、器件结构、受热方式等问题是关键切入点。本文使用了富锆型PMN-PMS-PZT陶瓷材料作为敏感元的制备材料,研究了掺杂对其相结构和介电性能的影响,并对探测器的单元结构做了仿真分析和优化设计。第一部分为PMN-PMS-PZT陶瓷材料制备以及掺杂对陶瓷材料性能表征的影响。首先采用传统的固相烧结法制备锆钛比(Zr/Ti)分别为95/5、90/10、85/15、82.5/17.5的PMN-PMS-PZT陶瓷材料,对比其烧结情况和介电性能。实验结果表面,随着锆钛比的增加,陶瓷材料有着烧结温度越高、烧结温区越窄的情况,相对而言85/15和82.5/17.5在这方面的表现较好,二者之中又以85/15的介电性能更优,且相关文献对锆钛比为85/15的研究也较少,因而综合考虑最终选择锆钛比为85/15的PMN-PMS-PZT陶瓷作为热释电敏感元的主体系配方材料,但尽管如此,其介电性能还不是特别理想,因而通过掺杂的方式来实现改性的目的,并研究了掺杂Al离子和在0.3wt%Al离子掺杂的基础上增加Mn含量对陶瓷相结构、介电性能的影响。实验结果表明:掺杂Al离子不会给陶瓷材料引入新相,且在0.3wt%Al离子掺杂的基础上增加Mn离子含量为0.08wt%时,介电性能最好。第二部分对单元结构进行了仿真优化设计。首先使用SolidWorks软件建立敏感元和支撑结构之间的三维模型,然后再利用Ansys软件对模型进行热学和力学的仿真分析,再把计算结果作为依据进一步优化设计模型。实验结果表明:支撑结构与敏感元之间的接触面积越大,敏感元表面瞬时温升越慢,反之温升越快,但力学形变正好与之相反。因此由结论可知,想要敏感元瞬时温升快而形变量又小是很难同时做到的,因而设计了一种六脚柱支撑结构使得敏感元在热学和力学方面综合表现最优。综上所述,在0.3wt%Al离子掺杂85/15的PMN-PMS-PZT陶瓷材料的基础上增加Mn的含量,可以获得介电性能较好的热释电陶瓷材料,适合作为敏感元应用到热释电探测器上;在敏感元长边的中间部分加长方体支撑结构,可以在有效提高敏感元瞬时温升的同时减小敏感元的力学形变,这对探测器整体性能的提升有参考指导价值,为其在无线传感网络中的良好应用具有潜在的研究意义。
郅冲阳[9](2019)在《铋层状基压电陶瓷的制备工艺优化及电学性能调控》文中研究说明铋层状结构化合物是一类重要的铁电、压电材料,普遍表现出高的居里温度、低的介电损耗、优异的抗疲劳特性、以及良好的电学性能温度稳定性,因此广泛应用于铁电存储器以及高温压电领域。然而,由于铁电畴的反转受二维空间的限制及其较大的矫顽场的存在,铋层状基压电陶瓷的压电常数相对较低。本文通过制备工艺优化以及成分调控的方式研究了 KK0.5Bi4.5Ti4O15(KBT)、(K0.16Na0.84)0.5Bi4.5Ti4015(KNBT)和 K0.25Na0.25Bi2.5Nb2O9(KNBN)基压电陶瓷的粉体形貌、压电性能以及介电性能变化规律,通过缺陷调控的方式分别提高了 KBT、KNBT和KNBN基压电陶瓷的介电性能和压电性能。首先选择采用改进的溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了 KBT纳米粉体。通过调控金属离子、柠檬酸和乙二醇三者的摩尔比例以及煅烧温度两种方式,分别研究了柠檬酸量和煅烧温度对KBT陶瓷粉体形貌的影响规律。研究发现,低温条件下可通过改进的sol-gel法制备出离散度和结晶性都较好的K0.5Bi4.5Ti4O15纳米粉体;增大柠檬酸的添加量或提高煅烧温度,都会提高KBT粉体的结晶性以及各向异性;以金属元素:柠檬酸:乙二醇=1:6:30的摩尔比所制备的KBT粉体经700℃煅烧后的晶粒结晶性以及各向异性相对较好。为了改善sol-ge1法制备的KNBT陶瓷的致密性普遍较差的问题,本实验将球磨这一工序加入到改进的sol-gel法工艺流程中以优化KNBT陶瓷的体密度与电学性能。以1:6:30的摩尔比配置包含金属离子、柠檬酸和乙二醇三者的前驱体溶液,制备了(K0.16Na0.84)0.5Bi4.5T i4O15+0.5ωt%CeO2(KNBT-Ce0.5)陶瓷粉体,将其煅烧后再经过 12 h 的球磨,成功的减少了 KNBT-Ce0.5陶瓷内部大部分组织缺陷,有效地提高了陶瓷的体密度。在此基础上,研究了煅烧温度对KNBT-Ce0.5陶瓷的结构以及电学性能的影响,经650℃煅烧的KNBT-Ce0.5陶瓷的体电阻率相对较高,压电常数(d33)最大为27 pC/N,同时具备相对较好的机电性能。为了研究晶格畸变以及缺陷对陶瓷压电性能的影响,本文采用固相反应法成功制备了K0.25Na0.25Bi2.5Nb2O9+xωt%CeO2(KNBN-Ce)陶瓷,调控Ce浓度以补偿在升温过程中的离子挥发所造成的空位。研究发现,Ce的补偿引起了适度的晶格畸变,增强了晶格各向异性以及a-b面的自发极化,降低了氧空位浓度,提高了陶瓷的阻抗,进而增强了 KNBN陶瓷的压电性能。当补偿量x=0.02时,KNBN陶瓷的晶格常数c最小,陶瓷阻抗最大,压电常数(d33)为28 pC/N,居里温度(Tc)为580℃,且具备较好的机械性能。为了改善KBT陶瓷低频区的介电性能,本实验采用固相反应法制备了K0.5Bi4.5Ti4-x(Al0.5V0.5)xO15(KBT-AlV)陶瓷,以 Al3+和 V5+两种异价离子B位共掺 KBT 陶瓷的方式制造缺陷偶极子,调控KBT陶瓷的晶体结构,组织形貌,介电响应,以及电导等性能;K0.5Bi4.5Ti3.92(Al0.5V0.5)0.08O15陶瓷在低频(100 Hz)时介电常数最大为5.4×104。证实了KBT陶瓷的低频介电响应与晶界响应和电极响应的关系,随着Al和V掺杂量的增加,电极响应的贡献逐渐提高。为了进一步探索KBT陶瓷低频区巨介电性能的起源问题,本实验采用固相法制备了K0.5Bi4.5-xTi4-x(Cu0.5W0.5)2xO15(KBT-CuW)陶瓷,通过采用变价离子 Cu2+和高价离子 W6+对KBT陶瓷进行取代。在调控缺陷偶极子浓度的同时诱导晶粒异常长大,从而提高了 KBT陶瓷的低频介电性能。当掺杂量x=0.03时,KBT-CuW在100 Hz时的介电常数达到最大值3.6X 106;对于KBT陶瓷低频巨介电现象的起源以及影响因素进行了系统的研究与分析。
曲锴[10](2019)在《微纳米颗粒的原子层沉积包覆研究及扩大化装备设计》文中研究表明微纳米颗粒具有比表面积大、表面能高等特性,使其在能源、航天和军事等领域有着广泛的应用。但同时微纳米颗粒也易受到环境中水分和氧气的氧化而失效。在微纳米颗粒表面包覆一层阻隔膜是提高微纳米颗粒稳定性常见的表面改性方法。原子层沉积技术是一种新兴的表面改性技术,能够严格的控制报复层薄膜的厚度和组成成分。本文首先以铝纳米颗粒为例,利用原子层沉积技术在其表面包覆一层超薄氧化锆薄膜,成功实现了铝纳米颗粒在热水中的稳定存在。随后针对目前用于微纳米颗粒的原子层沉积设备在扩大化过程中存在成本较高、结构复杂等问题,设计了用于微纳米颗粒的扩大化原子层沉积设备。本文的主要研究内容和创新之处在于:利用原子层沉积技术在铝纳米颗粒表面成功制备超薄的氧化锆薄膜,实现了包覆后铝纳米颗粒在80oC热水中的稳定化。同时,铝纳米颗粒中活性金属铝含量保持为82.2wt%,与未包覆样品相比活性金属铝保持量为93.4%。通过实验研究将其内在机理归结为氧化锆薄膜自身的稳定性及超强的疏水性。设计了用于微纳米颗粒的扩大化原子层沉积装备,建立了颗粒在不同激励下的运动模型,通过离散单元法对颗粒运动进行仿真,研究了单个颗粒在不同振动频率下的运动模式,验证了理论运动模型的正确性。以多颗粒为研究对象研究了振动频率、振幅大小和颗粒粒径分布对颗粒的水平方向运动速度和速度分布的影响。对颗粒输送组件进行了详细的设计,并通过流固耦合热仿真分析其加热及散热方式,使其能够同时满足原子层沉积反应过程中所需要的高温条件和压电驱动电机正常工作所需要的低温环境。搭建该设备原型机,并在氧化硅颗粒表面沉积氧化铝薄膜,实验结果证明了该设计的总体可行性。最后,对该扩大化设备的颗粒输送反应组件进行了优化改进,提出了基于该原型机原理的循环式原子层沉积装备和连续型原子层沉积装备。
二、超细二氧化锆的质量及其在压电陶瓷中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、超细二氧化锆的质量及其在压电陶瓷中的应用(论文提纲范文)
(1)纳米氧化锆的制备及应用于纳米陶瓷的性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 纳米陶瓷 |
1.2 二氧化锆的简介 |
1.2.1 二氧化锆的性质 |
1.2.2 二氧化锆的结构 |
1.2.3 二氧化锆陶瓷的相变增韧机理 |
1.3 二氧化锆的应用现状 |
1.3.1 电子陶瓷 |
1.3.2 固体氧化物燃料电池(SOFC) |
1.3.3 耐火材料 |
1.3.4 结构陶瓷 |
1.3.5 催化剂领域 |
1.4 二氧化锆粉体的制备方法 |
1.4.1 沉淀法 |
1.4.2 水解法 |
1.4.3 水热法(溶剂热法) |
1.4.4 溶胶-凝胶法 |
1.4.5 反向胶团法(微乳液法) |
1.5 撞击流-旋转填料床(IS-RPB) |
1.6 本论文研究的目的和主要内容 |
2 搅拌反应器制备纳米氧化锆粉体 |
2.1 实验方案 |
2.1.1 实验药品及仪器 |
2.1.2 实验流程 |
2.1.3 实验表征 |
2.2 实验结果与讨论 |
2.2.1 不同Na OH浓度对粉体制备的影响 |
2.2.2 不同Al~(3+)含量对粉体制备的影响 |
2.2.3 不同p H对粉体制备的影响 |
2.2.4 不同陈化时间对制备粉体的影响 |
2.2.5 不同煅烧温度对制备粉体的影响 |
2.3 本章小结 |
3 撞击流-旋转填料床反应器制备纳米氧化锆粉体 |
3.1 实验方案 |
3.1.1 实验药品及仪器 |
3.1.2 实验流程 |
3.1.3 实验表征 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.2.1 不同进料速度对粉体制备的影响 |
3.2.2 不同转速对粉体制备的影响 |
3.2.3 不同反应器制备氧化锆粉体对粉体性能的影响 |
3.2.4 纳米氧化锆粉体前驱体的综合热分析 |
3.3 本章小结 |
4 纳米氧化锆陶瓷性能探究 |
4.1 实验方案 |
4.1.1 实验药品及仪器 |
4.1.2 实验流程 |
4.1.3 实验表征 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.2.1 不同聚乙烯醇浓度对纳米氧化锆陶瓷性能的影响 |
4.2.2 不同成型压力对纳米氧化锆陶瓷性能的影响 |
4.2.3 不同烧结温度对纳米氧化锆陶瓷性能的影响 |
4.2.4 添加剂氧化铝对纳米氧化锆陶瓷性能的影响 |
4.2.5 不同反应器对纳米氧化锆陶瓷性能的影响 |
4.3 本章小结 |
5 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(2)BiFeO3基固溶体的制备及其磁电性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 与多铁性材料有关的基本概念 |
1.2.1 铁电材料及其铁电性 |
1.2.2 压电材料及其压电性 |
1.2.3 磁性材料及其磁性 |
1.2.4 多铁性材料及其多铁性 |
1.3 BiFeO_3基单相多铁性材料 |
1.3.1 BiFeO_3的晶体结构 |
1.3.2 块体BiFeO_3的合成 |
1.3.3 BiFeO_3的铁电性 |
1.3.4 BiFeO_3的压电性 |
1.3.5 BiFeO_3的磁性 |
1.4 BiFeO_3块材的研究进展 |
1.4.1 优化制备工艺 |
1.4.2 离子取代 |
1.4.3 引入其他ABO_3 |
1.5 本文研究背景及主要内容 |
参考文献 |
第2章 xBiFeO_3-(1-x)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3固溶体的制备及其电学性能的研究 |
2.1 引言 |
2.2 样品制备与表征 |
2.2.1 样品制备 |
2.2.2 陶瓷微结构与性能表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 微结构分析 |
2.3.2 性能分析 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第3章 尺寸效应对0.7BiFeO_3-0.3(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3固溶体陶瓷电学性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 样品制备与表征 |
3.2.1 样品制备 |
3.2.2 陶瓷微结构与性能表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 微结构分析 |
3.3.2 性能分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第4章 不同氧化物添加剂对0.7BiFeO_3-0.3(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3多铁性的影响 |
4.1 引言 |
4.2 样品制备与表征 |
4.2.1 样品制备 |
4.2.2 陶瓷微结构与性能表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 微结构分析 |
4.3.2 性能分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第5章 不同含量MnO_2对0.74BiFeO_3-0.26(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3压电及多铁性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 样品制备与表征 |
5.2.1 样品制备 |
5.2.2 样品制备与表征 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 微结构分析 |
5.3.2 性能分析 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文及其他研究成果 |
(3)高温度稳定性Na0.5Bi4.5Ti4O15铋层状陶瓷结构调控及压电性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 压电陶瓷的概述 |
1.2 铋层状结构陶瓷 |
1.2.1 铋层状结构陶瓷的结构特点 |
1.2.2 铋层状结构陶瓷的主要体系 |
1.3 本文的研究意义及主要内容 |
第2章 陶瓷材料样品制备及性能表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验样品制备 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 样品制备流程 |
2.2.3 主要实验仪器 |
2.3 陶瓷样品性能表征 |
第3章 Rietveld方法介绍与Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)结构精修 |
3.1 引言 |
3.2 Rietveld全谱拟合法基本原理 |
3.3 精修函数选择 |
3.4 Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)精修步骤与策略 |
3.5 本章小结 |
第4章 (1-x)Na_(0.5)Bi_(4.3)Er_(0.2)Ti_4O_(15)-xK_(0.5)Na_(0.5)Nb O_3陶瓷结构及压电性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程 |
4.3 (1-x)Na_(0.5)Bi_(4.3)Er_(0.2)Ti_4O_(15)-xK_(0.5)Na_(0.5)Nb O_3陶瓷的结构研究 |
4.3.1 物相分析及结构精修 |
4.3.2 微观形貌分析 |
4.4 (1-x)Na_(0.5)Bi_(4.3)Er_(0.2)Ti_4O_(15)-xK_(0.5)Na_(0.5)Nb O_3陶瓷电学性能研究 |
4.4.1 (1-x)Na_(0.5)Bi_(4.3)Er_(0.2)Ti_4O_(15)-xK_(0.5)Na_(0.5)Nb O_3陶瓷介电性能研究 |
4.4.2 (1-x)Na_(0.5)Bi_(4.3)Er_(0.2)Ti_4O_(15)-xK_(0.5)Na_(0.5)Nb O_3陶瓷铁电性能研究 |
4.4.3 (1-x)Na_(0.5)Bi_(4.3)Er_(0.2)Ti_4O_(15)-xK_(0.5)Na_(0.5)Nb O_3 陶瓷压电性能研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 Co掺杂Na_(0.5)Bi_(4.46)Ce_(0.04)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的结构及压电性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验过程 |
5.3 Co掺杂Na_(0.5)Bi_(4.46)Ce_(0.04)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的结构研究 |
5.3.1 物相分析及结构精修 |
5.3.2 微观形貌分析 |
5.4 Co掺杂Na_(0.5)Bi_(4.46)Ce_(0.04)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的电学性能研究 |
5.4.1 Co掺杂Na_(0.5)Bi_(4.46)Ce_(0.04)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的介电性能研究 |
5.4.2 Co掺杂Na_(0.5)Bi_(4.46)Ce_(0.04)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的铁电性能研究 |
5.4.3 Co掺杂Na_(0.5)Bi_(4.46)Ce_(0.04)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的压电性能研究 |
5.5 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(4)Fe的掺杂对锆钛酸钡钙基无铅陶瓷结构及性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 压电材料介绍 |
1.2.1 压电效应 |
1.2.2 常用压电材料 |
1.2.3 压电陶瓷的主要性能参数 |
1.3 压电陶瓷的分类 |
1.3.1 铅基压电陶瓷 |
1.3.2 钙钛矿无铅压电陶瓷 |
1.3.3 钨青铜无铅压电陶瓷 |
1.3.4 铋层状结构无铅压电陶瓷 |
1.4 BT基陶瓷的研究背景 |
1.4.1 BT基陶瓷电学性能的研究 |
1.4.2 BT基陶瓷储能性能的研究 |
1.5 本文研究内容及目的 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 实验设备与仪器 |
2.2.2 陶瓷试样的制备流程 |
2.3 压电陶瓷材料微观结构的表征方法 |
2.3.1 压电陶瓷样品的相结构 |
2.3.2 压电陶瓷试样的微观形貌 |
2.3.3 压电陶瓷试样的介电性能 |
2.3.4 压电陶瓷试样的压电性能 |
2.3.5 压电陶瓷试样的铁电性能 |
第3章 BCZT_x体系陶瓷的结构与电学性能 |
3.1 BCZT_x体系陶瓷的物相结构 |
3.2 BCZT_x体系陶瓷的显微结构 |
3.3 BCZT_x体系陶瓷的介电性能 |
3.4 BCZT_x体系陶瓷的铁电性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 Fe的掺杂对BCZT_x体系压电陶瓷结构及电学性能的影响 |
4.1 Fe的掺杂对BCZT_x体系陶瓷结构的影响 |
4.1.1 Fe-BCZT_x陶瓷的相结构 |
4.1.2 Fe-BCZT_x陶瓷的显微结构 |
4.2 Fe的掺杂对BCZT_x体系压电陶瓷介电性能的影响 |
4.2.1 Fe-BCZT_x陶瓷的介电性能 |
4.2.2 Fe-BCZT_x陶瓷的弛豫性能 |
4.3 Fe掺杂对Fe-BCZT50 体系压电陶瓷铁电性能的影响 |
4.4 Fe的掺杂对Fe-BCZT50 体系陶瓷压电性能的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 Fe-BCZT_x体系陶瓷的储能性能分析 |
5.1 不同相结构Fe-BCZT_x陶瓷的铁电性能对比 |
5.2 Fe-BCZT_x体系压电陶瓷的储能性能 |
5.3 Fe-BCZT50 陶瓷储能性能的温度稳定性 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者在硕士期间的主要研究成果 |
致谢 |
(5)三辊混合法制备的Al2O3-ZrO2复相陶瓷的力学性能,相组成和微观结构(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 氧化锆陶瓷的基本概况 |
1.1.2 氧化锆陶瓷的研究进展 |
1.1.3 氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷材料的研究进展 |
1.1.4 复合陶瓷增韧机理 |
1.1.5 复合陶瓷粉体的制备工艺 |
1.1.6 复合陶瓷粉体烧结工艺 |
1.2 课题的研究内容和意义 |
第二章 实验方法 |
2.1 实验仪器及设备 |
2.2 实验原料 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验原料形貌 |
2.3 试样制备与技术路线 |
2.3.1 技术路线 |
2.3.2 试样制备 |
2.4 复合陶瓷性能测试 |
2.4.1 复合材料相对密度测试 |
2.4.2 弯曲强度测试 |
2.4.3 维氏压痕法硬度测试 |
2.4.4 断裂韧性测试 |
2.4.5 复合陶瓷微观结构观察 |
第三章 微米氧化铝粉对Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的影响 |
3.1 Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷的力学性能,相组成,显微结构 |
3.1.1 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能 |
3.1.2 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的相组成 |
3.1.3 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
3.1.4 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的裂纹扩展 |
3.2 1650℃下Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能,相组成和微观结构 |
3.2.1 1650℃下Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能,相组成 |
3.2.2 1650℃下Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
3.3 本章小结 |
第四章 亚微米氧化铝粉体体积分数对ATZ复相陶瓷的影响 |
4.1 引言 |
4.2 材料制备 |
4.3 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能,相组成,显微结构 |
4.3.1 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能 |
4.3.2 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的相组成 |
4.3.3 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
4.4 本章小结 |
第五章 添加剂对Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的影响 |
5.1 添加BaTiO_3对Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的影响 |
5.1.1 前言 |
5.1.2 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能 |
5.1.3 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
5.1.4 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷中的裂纹扩展 |
5.2 添加Mg O对 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的影响 |
5.2.1 前言 |
5.2.2 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能 |
5.2.3 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
5.3 添加CaO-SiO_2对Al2O3-ZrO_2复相陶瓷的影响 |
5.3.1 前言 |
5.3.2 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能 |
5.3.3 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
5.4 本章小结 |
第六章 不同混料方式对Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的影响 |
6.1 含微米Al2O3情况下复相陶瓷的比较 |
6.1.1 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的力学性能 |
6.1.2 Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的显微结构 |
6.2 含亚微米Al_2O_3情况下复相陶瓷的比较 |
6.3 本章总结 |
第七章 总结和展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
学位论文数据集 |
(6)NBT-BT基无铅热释电陶瓷的热调控及能量收集特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪言 |
1.1 引言 |
1.2 热释电能量收集相关概念 |
1.3 热释电能量收集的最新研究进展 |
1.4 热释电能量收集存在的问题 |
1.5 本文的研究目的和内容 |
2 NBT-BT基无铅热释电陶瓷的MPB设计及能量收集研究 |
2.1 引言 |
2.2 NBT基无铅热释电陶瓷的MPB设计 |
2.3 无铅热释电陶瓷制备工艺及测试方法 |
2.4 BNT-BZT无铅热释电陶瓷的性能表征 |
2.5 NBT-BZT无铅热释电陶瓷的能量收集特性研究 |
2.6 本章小结 |
3 NBT-BZT陶瓷的热传导理论及其多孔陶瓷的能量收集研究 |
3.1 NBT-BZT无铅热释电陶瓷的热传导理论研究 |
3.2 NBT-BZT多孔陶瓷的制备工艺 |
3.3 BNT-BZT多孔陶瓷的性能表征 |
3.4 NBT-BZT多孔陶瓷的能量收集研究 |
3.5 本章小结 |
4 NBT-BZT:SiO_2陶瓷的热稳定性及热释电能量收集研究 |
4.1 引言 |
4.2 NBT-BZT:SiO_2复合陶瓷的制备工艺 |
4.3 NBT-BZT:SiO_2复合陶瓷的性能表征 |
4.4 NBT-BZT:SiO_2复合陶瓷的能量收集研究 |
4.5 本章小结 |
5 NBT-BZT:ZnO陶瓷的温度稳定性及热释电能量收集研究 |
5.1 引言 |
5.2 NBT-BZT:ZnO复合陶瓷的制备工艺 |
5.3 NBT-BZT:ZnO复合陶瓷的性能表征 |
5.4 NBT-BZT:ZnO复合陶瓷的能量收集研究 |
5.5 本章小结 |
6 NBT-BZT:AlN陶瓷的热传导及热释电能量收集研究 |
6.1 引言 |
6.2 NBT-BZT:AlN复合陶瓷的制备工艺 |
6.3 NBT-BZT:AlN复合陶瓷的性能表征 |
6.4 NBT-BZT:AlN复合陶瓷的能量收集研究 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 研究内容总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 博士期间发表论文目录 |
附录2 博士期间参与课题、参加会议及所获奖励 |
(7)PHT-PNN三元压电陶瓷的制备和改性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铅基压电陶瓷的研究概况 |
1.2.1 压电材料的发展 |
1.2.2 PZT系多元压电陶瓷的发展 |
1.2.3 压电陶瓷的掺杂改性研究 |
1.3 铅基压电陶瓷低温烧结的研究意义及实现途径 |
1.3.1 铅基压电陶瓷低温烧结的研究意义 |
1.3.2 铅基压电陶瓷低温烧结的实现途径 |
1.4 铅基压电陶瓷低温烧结的研究现状 |
1.5 压电陶瓷的主要性能参数 |
1.6 本论文研究的目的和主要内容 |
第二章 实验方案与研究方法 |
2.1 实验原料及仪器设备 |
2.2 陶瓷样品的制备工艺 |
2.2.1 PHT-PNN陶瓷制备流程 |
2.2.2 前驱体制备工艺 |
2.2.3 预烧工艺 |
2.2.4 造粒工艺 |
2.2.5 成型工艺 |
2.2.6 排胶工艺 |
2.2.7 烧结工艺 |
2.2.8 烧银工艺 |
2.3 陶瓷样品性能表征和测试 |
2.3.1 密度测试 |
2.3.2 X射线衍射分析 |
2.3.3 SEM微观结构分析 |
2.3.4 压电性能测试 |
2.3.5 介电性能测试 |
2.3.6 铁电性能测试 |
第三章 Li~+-Bi~(3+)共掺杂PHT-PNN陶瓷的制备和性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 微观结构表征 |
3.2.1 XRD图谱分析 |
3.2.2 SEM微观形貌观察 |
3.2.3 体积密度分析 |
3.3 电学性能测试与分析 |
3.3.1 压电性能 |
3.3.2 介电性能 |
3.3.3 铁电性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 CuO助烧PHT-PNN陶瓷的制备和性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 微观结构表征 |
4.2.1 XRD图谱分析 |
4.2.2 SEM微观形貌观察 |
4.2.3 体积密度分析 |
4.3 电学性能测试与分析 |
4.3.1 压电性能 |
4.3.2 介电性能 |
4.3.3 铁电性能 |
4.4 本章小结 |
第五章 Li~+、Bi~(3+)、Cu~(2+)掺杂PHT-PNN陶瓷的低温烧结研究 |
5.1 引言 |
5.2 微观结构表征 |
5.2.1 SEM微观形貌观察 |
5.2.2 体积密度分析 |
5.2.3 XRD图谱分析 |
5.3 电学性能测试与分析 |
5.3.1 压电性能 |
5.3.2 介电性能 |
5.3.3 铁电性能 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)热释电探测器的PZT基陶瓷材料研究及单元结构仿真(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 热释电红外探测器的研究现状 |
1.3 热释电陶瓷材料的研究现状 |
1.4 热释电探测器建模仿真研究现状与趋势 |
1.5 本论文的研究内容和结构安排 |
第二章 热释电探测器概述 |
2.1 热释电红外探测器的工作原理 |
2.2 锆钛酸铅陶瓷掺杂改性概述 |
2.3 仿真方法概述 |
第三章 热释电陶瓷样品的制备与表征方法 |
3.1 实验内容 |
3.2 制备工艺及过程 |
3.3 表征方法 |
第四章 掺杂对PZT基陶瓷性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程 |
4.3 不同锆钛比PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的研究 |
4.4 Al掺杂对PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的影响 |
4.5 增加Mn含量对Al掺杂PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 热释电探测器单元结构仿真分析 |
5.1 引言 |
5.2 敏感元单元结构热学与力学性能仿真结果 |
5.3 不同支撑结构热学与力学仿真 |
5.4 优化的支撑柱结构 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(9)铋层状基压电陶瓷的制备工艺优化及电学性能调控(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 压电效应 |
1.2 压电材料 |
1.3 铋层状结构压电陶瓷的性能、制备及应用现状 |
1.3.1 铋层状基压电陶瓷的突出性能 |
1.3.2 铋层状基压电陶瓷的制备方法 |
1.3.3 铋层状基压电陶瓷的研究现状与存在问题 |
1.4 本论文研究的目的和意义 |
1.5 本论文研究的主要内容 |
2 实验方法及过程 |
2.1 实验所用原料和仪器 |
2.2 实验设计思路及技术路线 |
2.3 制备工艺流程 |
2.3.1 溶胶凝胶法工艺流程 |
2.3.2 固相反应法工艺流程 |
2.4 制备过程 |
2.3.1 配方计算以及原料混合 |
2.3.2 原料预合成 |
2.3.3 样品成型 |
2.3.4 陶瓷烧结 |
2.3.5 样品被银 |
2.3.6 样品极化 |
2.5 性能测试 |
2.5.1 结构测试 |
2.5.2 组织形貌 |
2.5.3 密度测试 |
2.5.4 介电性能测试 |
2.5.5 阻抗测试 |
2.5.6 激活能测试 |
2.5.7 压电性能测试 |
2.5.8 机电性能测试 |
3 制备工艺对陶瓷的组织形貌及性能的影响研究 |
3.1 K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)纳米粉体的湿化学法制备与表征 |
3.1.1 K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)纳米粉体热分析 |
3.1.2 K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)纳米粉体的结构分析 |
3.1.3 煅烧温度对KBT粉体晶粒尺寸的影响 |
3.1.4 柠檬酸对KBT粉体晶粒尺寸的影响 |
3.1.5 KBT粉体的显微形貌 |
3.2 制备工艺对(K_(0.16)Na_(0.84))_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)陶瓷电学性能的影响研究 |
3.2.1 KNBT-Ce0.5凝胶的热分析 |
3.2.2 KNBT-Ce0.5粉体的结构分析 |
3.2.3 球磨与不球磨两组KNB T-Ce0.5陶瓷的结构分析 |
3.2.4 两组KNB T-Ce0.5陶瓷的显微形貌与物理特性 |
3.2.5 两组KNB T-Ce0.5陶瓷的介电性能 |
3.2.6 球磨组KNB T-Ce0.5陶瓷的结构分析 |
3.2.7 球磨组KNB T-Ce0.5陶瓷的晶格常数 |
3.2.8 球磨组KNB T-Ce0.5陶瓷的阻抗分析 |
3.2.9 球磨组KNB T-Ce0.5陶瓷的压电性能 |
3.2.10 球磨组KNB T-Ce0.5陶瓷的机电性能 |
3.2.11 球磨组KNB T-Ce0.5陶瓷的温度稳定性 |
3.3 本章小结 |
4 Ce改性的K_(0.25)Na_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9电学性能研究 |
4.1 KNBN-Ce陶瓷的结构分析 |
4.2 KNBN-Ce陶瓷的晶格常数 |
4.3 KNBN-Ce陶瓷的介电性能 |
4.4 KNBN-Ce陶瓷的压电性能 |
4.5 KNBN-Ce陶瓷的阻抗分析 |
4.6 KNBN-Ce陶瓷的机械性能 |
4.7 KNBN-Ce陶瓷的温度稳定性 |
4.8 KNBN-Ce陶瓷的铁电性能 |
4.9 本章小结 |
5 离子取代对铋层状基压电陶瓷的介电性能的影响研究 |
5.1 B位离子掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)介电性能的影响 |
5.1.1 KBT-AlV陶瓷的结构分析 |
5.1.2 KBT-AlV陶瓷的晶格常数 |
5.1.3 KBT-AlV陶瓷的微观形貌 |
5.1.4 KBT-AlV陶瓷的介电频谱 |
5.1.5 KBT-AlV陶瓷的室温阻抗分析 |
5.1.6 KBT-AlV陶瓷的变温阻抗分析 |
5.1.7 KBT-AlV陶瓷的电导分析 |
5.2 Cu和W改性的K_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)低频巨介电机理研究 |
5.2.1 KBT-CuW陶瓷的结构分析 |
5.2.2 KBT-CuW陶瓷的晶格常数 |
5.2.3 KBT-CuW陶瓷的组织形貌 |
5.2.4 KBT-CuW陶瓷的组织分析 |
5.2.5 KBT-CuW陶瓷的介电性能 |
5.2.6 KBT-CuW陶瓷的室温阻抗分析 |
5.2.7 KBT-CuW陶瓷的变温阻抗分析 |
5.2.8 KBT-CuW陶瓷的电导分析 |
5.3 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表论文情况 |
致谢 |
(10)微纳米颗粒的原子层沉积包覆研究及扩大化装备设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 项目来源和背景介绍 |
1.2 原子层沉积技术原理介绍 |
1.3 用于纳米颗粒的原子层沉积设备 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 基于原子层沉积技术的铝纳米颗粒的稳定化研究 |
2.1 铝纳米颗粒稳定化研究进展 |
2.2 铝纳米颗粒表面氧化锆包覆层的制备 |
2.3 氧化锆薄膜包覆铝纳米颗粒稳定化测试 |
2.4 超薄氧化锆薄膜实现铝纳米颗粒稳定化的机理探究 |
2.5 本章小结 |
第3章 用于微纳米颗粒的扩大化原子层沉积装备设计 |
3.1 用于微纳米颗粒的扩大化原子层沉积装备的原理设计 |
3.2 颗粒运动仿真 |
3.3 颗粒输送组件的加热设计及仿真 |
3.4 装备的运动参数测量及颗粒表面薄膜生长验证 |
3.5 装备的改进优化及拓展 |
3.6 本章小结 |
第4章 总结与展望 |
4.1 全文总结 |
4.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、超细二氧化锆的质量及其在压电陶瓷中的应用(论文参考文献)
- [1]纳米氧化锆的制备及应用于纳米陶瓷的性能研究[D]. 段晴晴. 中北大学, 2021(09)
- [2]BiFeO3基固溶体的制备及其磁电性能研究[D]. 舒明方. 中国科学技术大学, 2021
- [3]高温度稳定性Na0.5Bi4.5Ti4O15铋层状陶瓷结构调控及压电性能研究[D]. 刘康辉. 湖北大学, 2021(01)
- [4]Fe的掺杂对锆钛酸钡钙基无铅陶瓷结构及性能的影响[D]. 高铭泽. 吉林大学, 2020(03)
- [5]三辊混合法制备的Al2O3-ZrO2复相陶瓷的力学性能,相组成和微观结构[D]. 潘晨. 浙江工业大学, 2020(02)
- [6]NBT-BT基无铅热释电陶瓷的热调控及能量收集特性研究[D]. 沈孟. 华中科技大学, 2020(01)
- [7]PHT-PNN三元压电陶瓷的制备和改性研究[D]. 夏彧顺. 西安电子科技大学, 2020
- [8]热释电探测器的PZT基陶瓷材料研究及单元结构仿真[D]. 阳攀. 贵州师范大学, 2020(02)
- [9]铋层状基压电陶瓷的制备工艺优化及电学性能调控[D]. 郅冲阳. 西安工业大学, 2019
- [10]微纳米颗粒的原子层沉积包覆研究及扩大化装备设计[D]. 曲锴. 华中科技大学, 2019(01)