鈦酸鋇（BaTiO3）是一種典型的多用途材料,因其優(yōu)異的壓電、鐵電、光電以及高介電常數(shù)的特性而被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,是一種非常有價(jià)值的鐵電材料。為了拓寬BaTiO3在儲(chǔ)能和高溫電容器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,BaTiO3基弛豫鐵電體（Relaxor ferroelectrics,RFE）成為電介質(zhì)材料的新研究亮點(diǎn)。然而,在此類(lèi)研究中對(duì)各類(lèi)固溶體的特性發(fā)掘并未完全,其中BaTiO3-BiScO3（BT-BS）材料具有穩(wěn)定的溫度特性、較高的儲(chǔ)能效率,為了能夠進(jìn)一步探索BT-BS體系材料的結(jié)構(gòu)和固溶體的電性能,本論文以BT-BS固溶體為基礎(chǔ),對(duì)其進(jìn)一步固溶改性,通過(guò)固相反應(yīng)法合成多元BT-BS基介電陶瓷,并對(duì)陶瓷的結(jié)構(gòu)、介電、阻抗和鐵電性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要工作如下:首先,為了探討B(tài)位共取代的離子復(fù)合效應(yīng)對(duì)BT-BS材料的結(jié)構(gòu)和電性能影響,設(shè)計(jì)并合成了一種BaTiO3-Bi（Al0.5Sc0.5）O3陶瓷。通過(guò)固相反應(yīng)法制備了無(wú)鉛單相鈣鈦礦BaTiO3-Bi（Al0.5Sc0.5）O3陶瓷,研究了摻雜不同含量BAS對(duì)陶瓷的結(jié)構(gòu)、介電性能、鐵電性能及儲(chǔ)能特性的影響。結(jié)果表明:BAS的引入破壞了 BT... 

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電介質(zhì)在外加電場(chǎng)下極化示意圖

1緒論3圖1.2電介質(zhì)在外加電場(chǎng)下的非線性P-E響應(yīng)示意圖Fig.1.2SchematicdiagramofthenonlinearP-Eloopofelectricfield.1.1.2電介質(zhì)極化機(jī)理電介質(zhì)是指在電場(chǎng)作用下能夠建立極化的一切物質(zhì)的統(tǒng)稱。具體的表現(xiàn)為電介質(zhì)材料在外加電場(chǎng)的作用下其誘導(dǎo)永久偶極矩發(fā)生取向從而產(chǎn)生的極化現(xiàn)象。極化主要包括以下四種機(jī)制[3]，如圖1.3所示：（1）電子極化：在外加電場(chǎng)的作用下，原子內(nèi)部電子云發(fā)生了偏移，因此產(chǎn)生偶極矩，發(fā)生頻率一般在1014~1016Hz；（2）離子極化：離子位移極化是指電介質(zhì)中帶正電和帶負(fù)電的離子之間發(fā)生相對(duì)彈性位移產(chǎn)生了誘導(dǎo)偶極矩從而形成的極化，因此沒(méi)有外加電場(chǎng)也具有永久偶極矩，發(fā)生頻率一般在為109~1013Hz；（3）偶極子轉(zhuǎn)向極化：在沒(méi)有外加電場(chǎng)下，極性電介質(zhì)由于熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的極化，其偶極矩是隨機(jī)取向的。而在外加電場(chǎng)的作用下，原子或離子中存在的不平衡電荷分布會(huì)沿平行于電場(chǎng)的方向發(fā)生取向。所以這時(shí)對(duì)電介質(zhì)整體而言偶極矩不等于零，而且出現(xiàn)了宏觀偶極矩，發(fā)生的頻率一般為103~108Hz；（4）空間電荷極化：又稱為界面極化。界面極化的產(chǎn)生是由于在界面處的組分不均勻，兩邊具有不同的極性或電導(dǎo)率，因此在外電場(chǎng)作用下引起電荷在兩相界面處發(fā)生聚集，從而產(chǎn)生了極化，一般發(fā)生的頻率為10-3~102Hz。通常情況下，材料的介電性能會(huì)受材料的極化程度影響，故而材料的介電常數(shù)、介電損耗等會(huì)表現(xiàn)出隨材料的極化程度改變而變化。1.2電介質(zhì)陶瓷目前用于介電儲(chǔ)能電容器的介質(zhì)材料主要包括聚合物、陶瓷聚合物復(fù)合材料、玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷五大類(lèi)[4-8]。陶瓷作為電介質(zhì)電容器材料，具有悠久的歷史和廣泛的應(yīng)用。隨著5G商用的推進(jìn)，高Q損耗特性陶瓷市場(chǎng)空間打開(kāi)，受陶瓷天線、LTCC、陶瓷濾波器等下游行業(yè)的

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文42014~2018年，我國(guó)電子陶瓷行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模由346.6億元增長(zhǎng)至576.9億元，預(yù)計(jì)2023年中國(guó)電子陶瓷行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1145.4億元。并且相對(duì)于其他儲(chǔ)能介質(zhì)材料，介電陶瓷具有中等擊穿場(chǎng)強(qiáng)(Eb)、較低的介電損耗，優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性和抗疲勞特性，能夠更好地滿足航空航天、石油鉆井、電磁脈沖武器等重要領(lǐng)域?qū)?chǔ)能電容器的特殊需求[9,10]。根據(jù)電介質(zhì)陶瓷材料厚度的不同，通常被分為薄膜（厚度<1μm）、厚膜（厚度介于1μm~100μm之間）和塊體（厚度>100μm）三類(lèi)。薄膜材料由于厚度的限制，絕對(duì)儲(chǔ)存能量較低，制備過(guò)程復(fù)雜，難以制備大尺寸的樣品，并且制備環(huán)境條件要求高等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用限制在某些特定領(lǐng)域，如醫(yī)療上用的電擊器[4]。塊體材料的優(yōu)點(diǎn)是制備過(guò)程簡(jiǎn)單、制備成本低廉、機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好并且儲(chǔ)存總能量高。另外，若陶瓷介質(zhì)的塊體形式具有良好的儲(chǔ)能特性，那么以相同材料體系制備的薄膜或厚膜將具有更大WD[11,12]�？梢哉f(shuō)，塊體材料儲(chǔ)能特性的研究可以為薄膜和厚膜材料的研究提供前期探索。圖1.3四種分子極化機(jī)理示意圖Figure1.3Schematicrepresentationoffourpolarizationmechanisms.1.3鐵電材料的基本概述1.3.1鐵電體現(xiàn)如今信息時(shí)代的高速發(fā)展得益于兩大功能材料的發(fā)展：一類(lèi)是以Si、Ge、GaAs為代表的半導(dǎo)體材料，它是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的基礎(chǔ)；另一類(lèi)是具有耦合、存儲(chǔ)的功能材料，鐵電材料便隸屬于其中。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]BiMO3（M=Y,Fe,Al）摻雜BaTiO3陶瓷弛豫行為的研究[D]. 王亞茹.陜西科技大學(xué) 2017
[2]鈦酸鋇基鐵電陶瓷的介電特性和高溫介電弛豫研究[D]. 陳鋒.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鈦酸鋇結(jié)構(gòu)以及極化特性的第一性原理研究[D]. 劉鵬瑋.海南大學(xué) 2015
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本文編號(hào)：3447017