弛豫型鐵電體具有介電常數(shù)高、損耗低、介電可調(diào)且溫度適應(yīng)性好等特點(diǎn)，是制備高功率大密度電容器的理想材料。本論文以PMN-PT弛豫型鐵電體為研究對(duì)象，制備了厚膜與陶瓷儲(chǔ)能材料，研究了燒結(jié)工藝、組分和燒結(jié)助劑對(duì)上述儲(chǔ)能材料的物相成分、微觀結(jié)構(gòu)、鐵電性能、介電性能以及儲(chǔ)能行為的影響。 首先，采用Swart-Shrout兩步法合成了PMN-PT預(yù)燒粉體，其制備流程為：第一步，1100℃-4h合成先驅(qū)體MgNb2O6；第二步，850℃-2h合成復(fù)合鈣鈦礦相Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3。 然后，在氧化鋁基片上采用絲網(wǎng)印刷工藝制備出PMN-PT厚膜材料，當(dāng)采用燒結(jié)工藝850℃-2h獲得的0.9PMN-0.1PT厚膜在擊穿場(chǎng)強(qiáng)為520kV/cm時(shí)，儲(chǔ)能密度為1.4cm3，儲(chǔ)能效率為22.7%。在此基礎(chǔ)上，對(duì)厚膜進(jìn)行了組分調(diào)節(jié)和摻雜燒結(jié)助劑實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改變PMN和PT組比例，儲(chǔ)能密度隨著PT在PMN中含量減小而提高；摻入氧化鉛能夠提高厚膜的致密度并補(bǔ)償鉛揮發(fā)，使得材料耐擊穿場(chǎng)強(qiáng)度增加，最終提高了厚膜的儲(chǔ)能性能；當(dāng)氧化鉛摻入含量為3wt%時(shí)，厚膜獲得最高儲(chǔ)能密度1.9J/cm3(場(chǎng)強(qiáng)700kV/cm)，對(duì)比未摻雜時(shí)提高45.8%；同時(shí)儲(chǔ)能效率從未摻雜時(shí)的25.7%(場(chǎng)強(qiáng)500kV/cm)提高到了25.8%(場(chǎng)強(qiáng)700kV/cm)。 最后，采用固相反應(yīng)法制備了PMN-PT儲(chǔ)能陶瓷，通過對(duì)陶瓷燒結(jié)工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：燒結(jié)條件1225℃-2h獲得的0.9PMN-0.1PT陶瓷材料在擊穿場(chǎng)強(qiáng)為80kV/cm時(shí)，儲(chǔ)能密度為0.5J/cm3，，儲(chǔ)能效率為45.8%。調(diào)節(jié)儲(chǔ)能陶瓷中PMN和PT比例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明儲(chǔ)能密度和儲(chǔ)能效率變化規(guī)律與厚膜材料所獲得規(guī)律一致，PT在PMN-PT中含量的降低引起了材料中儲(chǔ)能密度先上升而后下降，而儲(chǔ)能效率不斷上升。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度為80kV/cm時(shí)，0.96PMN-0.04PT陶瓷材料儲(chǔ)能密度最高，為0.8J/cm3，儲(chǔ)能效率為70.3%。摻入PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃粉并未提高0.96PMN-0.04PT陶瓷的儲(chǔ)能密度，這可能是該玻璃粉液相燒結(jié)雖然促進(jìn)陶瓷內(nèi)部氣孔排除、致密化，但同時(shí)使陶瓷出現(xiàn)了第二相，導(dǎo)致材料的飽和極化迅速下降的緣故。



本文編號(hào)：2145657