本文選題：溶膠-凝膠法 + Bi_(2/3)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷��； 參考：《陜西師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：在大容量電容器、電子元件小型化和集成化等方面有潛在應(yīng)用價(jià)值的巨介電陶瓷材料已成為近年來研究的熱點(diǎn)。2000年,一種具有類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的CaCu3Ti4O12 (CCTO)材料由于具有極高的介電常數(shù),以及良好的溫度穩(wěn)定性,受到了廣泛的關(guān)注,但這種材料同時(shí)也具有較高的介電損耗,難以得到實(shí)際應(yīng)用。但與CCTO結(jié)構(gòu)類似的Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷材料是否也具有高的介電性能,.相關(guān)報(bào)道很少且性能較差,也尚未見用液相法制備Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷。因此,本文采用溶膠-凝膠法制備Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷并優(yōu)化制備條件,研究Na+取代Bi3+后形成的NaxBi(2-x)/3Cu3Ti4O12陶瓷的相結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及電性能的影響,探討產(chǎn)生巨介電的緣由,系統(tǒng)研究Cu、Ti偏離化學(xué)計(jì)量比對(duì)其陶瓷性能的影響,以期獲得介電性能優(yōu)異的新型介電材料。主要內(nèi)容如下：1.分別采用溶膠-凝膠法和傳統(tǒng)固相法制備Bi2/3Cu3陶瓷。首先研究反應(yīng)Ti濃度、水浴溫度和陳化時(shí)間對(duì)陶瓷相結(jié)構(gòu)和介電性能的影響,從而篩選出最佳的溶膠-凝膠制備粉體的條件為：反應(yīng)Ti濃度為0.62 mol/L,水浴溫度為40℃,陳化時(shí)間為16 h。其次研究燒結(jié)條件對(duì)陶瓷電性能的影響,得到最佳燒結(jié)條件為：預(yù)燒溫度為800℃,燒結(jié)溫度為1000 ℃。在最佳的工藝條件下用溶膠-凝膠法制備的Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷介電常數(shù)達(dá)到～1.2×104,而用固相法制備的Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷介電常數(shù)只有～3000。研究表明Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷具有巨介電性是緣于半導(dǎo)化的晶粒和絕緣的晶界。同時(shí)發(fā)現(xiàn)溶膠凝-膠法制備的Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷在介溫譜上出現(xiàn)了兩組介電弛豫峰,而固相法制備的Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷僅有一組介電弛豫峰。在～200℃附近出現(xiàn)的介電弛豫Ⅰ在兩種方法制備的陶瓷中都可以觀察到,研究表明它是由晶界處的Maxwell-Wagner效應(yīng)引起的,在-300℃附近出現(xiàn)的介電弛豫Ⅱ僅在溶膠-凝膠法制備的Bi2/3Cu3/Ti4O12陶瓷中出現(xiàn),經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,它是由氧空位分布狀態(tài)的改變引起的。2.研究Na-取代Bi3+得到Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12陶瓷的燒結(jié)條件,優(yōu)化最佳燒結(jié)工藝參數(shù)。在最佳燒結(jié)條件下改變Na+取代量,研究組分變化對(duì)NaxBi(2-x)/3Cu3Ti4O12陶瓷性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),NaxBi(2-x)/Cu3Ti4O12陶瓷的介電損耗得到大幅降低,當(dāng)N礦取代量為0.5時(shí),介電損耗約為0.038(1 kHz)。通過研究不同組分NaxBi(2-X)/3Cu3Ti4O12陶瓷的阻抗譜圖以及電模量、電導(dǎo)率,計(jì)算晶界電阻值,揭示了介電損耗降低的原因。3.系統(tǒng)研究Cu、Ti偏離化學(xué)計(jì)量比對(duì)Bi2/3Cu3Ti4O12陶瓷相結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及介電性能的影響。研究表明,當(dāng)Cu含量欠缺時(shí),陶瓷的介電常數(shù)大幅增長,當(dāng)Cu欠缺量為0.2時(shí),從標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比的8000增至2.2×104。當(dāng)Cu含量過量時(shí),陶瓷的介電常數(shù)大幅下降。相應(yīng)的,當(dāng)Ti過量時(shí),陶瓷的介電常數(shù)大幅增長,當(dāng)Ti過量0.2時(shí),陶瓷的介電常數(shù)增至2.4×104,Ti含量不足時(shí),陶瓷的介電常數(shù)大幅下降。通過研究其阻抗、模擬的晶界晶粒阻抗值表明,Cu含量過量、Ti含量欠缺時(shí),IBLC效應(yīng)被削弱,導(dǎo)致了介電常數(shù)的下降。
[Abstract]:In 2000 , a CaCu3Ti4O12 ( CCTO ) material with perovskite structure has attracted extensive attention because of its high dielectric constant and good temperature stability . In this paper , the influence of sintering conditions on the structure and dielectric properties of Bi2 / 3Cu3Ti4O12 ceramics was studied by sol - gel method . The results showed that the dielectric relaxation of Bi2 / 3Cu3Ti4O12 ceramics prepared by sol - gel method was only about 3000 . The results showed that the dielectric relaxation of Bi2 / 3Cu3Ti4O12 ceramics prepared by sol - gel method was only about 3000 . The results show that the dielectric constant of the ceramics is greatly increased when the content of Cu is 0 . 2 . When the content of Cu is 0 . 2 , the dielectric constant of the ceramic is greatly increased . When the content of Cu is over 0.2 , the dielectric constant of the ceramic is greatly decreased . When the content of Cu is over 0.2 , the dielectric constant of the ceramic is greatly decreased . By studying its impedance , the grain boundary grain impedance value of the ceramic is weakened , and the IBLC effect is weakened when the content of Ti is insufficient , which leads to the decrease of dielectric constant .

【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.6

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 楊昌輝;周小莉;徐剛;韓高榮;翁文劍;杜丕一;;溶膠-凝膠法制備巨介電常數(shù)材料CaCu_3Ti_4O_(12)[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2006年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 譚永強(qiáng);鈦酸鋇陶瓷的壓電晶粒尺寸效應(yīng)及壓電物性改性[D];山東大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1841986