本文關鍵詞：反鐵電—鐵磁復合陶瓷的高溫介電弛豫及儲能研究

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【摘要】：隨著通訊和信息技術的飛速發(fā)展,集成系統(tǒng)的密集化、輕量化和多功能化程度進一步提高,因此對材料、設計和集成技術都提出了更高的要求。面對這些突出的問題,復合材料在功能集成上的優(yōu)勢也就越來越明顯。反鐵電／鐵磁復合材料因同時具有電容和電感這兩種特性,不僅能為電子器件中電容、電感部分的集成提供更多的選擇,而且能拓寬新型結構、功能器件的設計思路。反鐵電性材料、鐵磁性材料、鐵彈性材料以及同時擁有多種鐵性的多鐵性材料,都屬于鐵性材料,是一大類非常重要,而且數量相當龐大的先進功能材料。本文以反鐵電、鐵磁材料為研究對象,利用多種表征手段對材料性能進行了介紹。主要研究內容和實驗結果概括為以下幾個方面：第一,通過高溫固相反應法制備(Pb0.9Ba0.1xSrx)ZrO3(X=0,0.01, 0.02,0.03,0.04)陶瓷,所有燒結樣品的XRD衍射圖案表明單一純相的形成。與溫度相關的介電譜研究顯示,隨著摻雜的Sr2+/Ba2+濃度的降低,材料的反鐵電相穩(wěn)定性得到增強,而鐵電相的溫度區(qū)間隨之縮小。通過對介電和阻抗的測量研究了高溫弛豫行為,阻抗虛部與特征頻率相關的最大值被發(fā)現服從Arrhenius定律,活化能數值在0.98-1.36 eV之間,電導活化能數值在1.04～1.22 eV之間,表明電導機制是一個熱運動的過程。同時活化能的這一個數值表明材料的弛豫機構是由偶極子傳導所控制的,電離氧空位的動態(tài)熱運動可解釋這一行為。所有組分典型的電滯回線表明該材料可應用于鐵電儲能。第二,制備了(1-x)Pb0.9Ba0.1ZrO3-xCo0.5Ni0.5Fe2O4(X=0.25,0.50,0.75)反鐵電/鐵磁復合陶瓷,并對其電學性能及磁性能進行了表征。XRD衍射圖案表明所有組分均沒有雜相出現,升溫介電的研究表明,復合陶瓷的介電性能相比于單一的反鐵電陶瓷得到了明顯的提高,通過對阻抗譜的分析,研究了陶瓷中存在兩種電荷傳導機制。不同溫度下的電滯回線和磁滯回線的測量表明該復合陶瓷具有良好的鐵電性和磁性能,可同時應用于鐵電和鐵磁儲能。x=0.25的組分中表現出具有最高的鐵電儲能特性,其剩余極化強度和矯頑場強分別為60.47 μC/cm2、11.95 kV/cm。同時x=0.75組分表現出具有最高的鐵磁儲能特性,其飽和磁化強度和剩余磁化強度分別為45.24 emu/g、3.07 emu/g,儲能密度及效率分別為21.30 J/g、90%。第三,由共沉淀法制備了Co0.5Ni0.5Fe2O4納米磁性粉體,測量了樣品的結構及磁性能,XRD測試結果表明尖晶石結構的樣品具有(311)晶粒取向。研究了不同退火溫度對粉體的晶粒大小的影響,分析了材料的磁性能相關數據,其儲能密度及損耗能量密度分別為0.0168 J/g、0.0177 J/g,儲能效率為49%。
【關鍵詞】：(Pb_(0.9)Ba_(0.1-x)Sr_x)ZrO_3 陶瓷 氧空位 弛豫 反鐵電/鐵磁復合材料 儲能
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 引言14-15
• 1.2 鋯酸鉛基反鐵電材料15-19
• 1.2.1 結構與特性15-17
• 1.2.2 介電性能17-18
• 1.2.3 電滯回線18-19
• 1.3 鐵磁材料19-22
• 1.3.1 磁疇結構19-21
• 1.3.2 磁各向異性21
• 1.3.3 磁滯回線21-22
• 1.3.4 尖晶石鐵氧體材料22
• 1.4 反鐵電-鐵磁復合材料22-23
• 1.5 本文主要研究內容23-25
• 第二章 實驗設備及原材料和實驗方法25-28
• 2.1 實驗原料與儀器25
• 2.1.1 實驗原料25
• 2.1.2 實驗設備及器材25
• 2.1.3 測試儀器25
• 2.2 實驗過程25-26
• 2.2.1 (Pb_(0.9)Ba_(0.1-x)Sr_x)ZrO_3陶瓷的制備25-26
• 2.2.2 Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4納米磁性粉體的制備26
• 2.2.3 (1-x)Pb_(0.9)Ba_(0.1)ZrO_(3-x)Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4復合陶瓷的制備26
• 2.3 性能表征及測試26-28
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)26-27
• 2.3.2 升溫介電及阻抗性能測試27
• 2.3.3 鐵電性能及磁性能測試27-28
• 第三章 鋯酸鉛鋇鍶陶瓷高溫介電弛豫及鐵電儲能研究28-39
• 3.1 前言28
• 3.2 結果與分析28-38
• 3.2.1 所有組分樣品的XRD28-29
• 3.2.2 介電性能分析29-33
• 3.2.3 阻抗研究33-35
• 3.2.4 活化能分析35-37
• 3.2.5 鐵電性能研究37-38
• 3.3 本章小結38-39
• 第四章 反鐵電/鐵磁復合陶瓷PBZ/CNFO的介電、鐵電及鐵磁儲能研究39-49
• 4.1 前言39-40
• 4.2 結果與分析40-48
• 4.2.1 樣品的XRD圖譜40-41
• 4.2.2 介電性能研究41-43
• 4.2.3 阻抗分析43-45
• 4.2.4 活化能分析45-46
• 4.2.5 鐵電性能研究46-47
• 4.2.6 磁性能研究47-48
• 4.3 本章小結48-49
• 第五章 共沉淀法制備Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4納米磁性粉體及磁性能研究49-53
• 5.1 前言49
• 5.2 結果與分析49-52
• 5.2.1 樣品的XRD分析49-51
• 5.2.2 磁性能研究51-52
• 5.3 本章小結52-53
• 結論53-54
• 參考文獻54-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文63-65
• 致謝65

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