鉍基復合鈣鈦礦摻雜的(K 0.5 Na 0.5 )NbO 3 無鉛介電陶瓷的電學性能研究
發(fā)布時間:2021-04-05 10:52
隨著電子設備不斷向輕量化、低成本和高品質(zhì)方向發(fā)展,要求相應的元器件必須兼具小型化、高性能、低成本和環(huán)境友好等特征。鈮酸鉀鈉基無鉛介電陶瓷是一類備受關注的環(huán)境友好型電子材料,其各方面的綜合性能較好,例如,高的居里溫度為實現(xiàn)寬的介電溫度穩(wěn)定區(qū)間提供了可能,這一特點可以實現(xiàn)該材料在多層陶瓷電容器(英文簡稱MLCC)高溫領域的應用。為了促進鈮酸鉀鈉基陶瓷在該領域的發(fā)展,越來越多的研究者投身于其中,但是由于其在高溫下金屬元素(K,Na)的揮發(fā)導致(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)的性能未達理想值,因此提高KNN的電學性能具有重大意義。本文采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法制備Bi(Cu2/3Nb1/3)O3(BCN)、Bi(Ni2/3Nb1/3)O3(BNN)、Bi(Ni3/4W1/4)O3(BNW)、Bi(Mg3/4Mo...
【文章來源】:桂林理工大學廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
ABO3晶體結(jié)構(gòu)圖[6]
4具有鐵電性能的材料重要特征是具有電滯回線,如圖1.2所示為典型的P-E(極化強度-外加電場)回線[9]。在外加電場的作用下,隨著電場強度的持續(xù)增大,到達某一值時會出現(xiàn)晶體內(nèi)部只存在與電場方向相同的單個電疇,這時鐵電體的極化強度達到飽和,如圖C點位置。此時當電場開始降低時,晶體的極化強度也逐漸下降。當電場強度降到0值時,會存在一個剩余極化強度(Pr),這個剩余極化強度的產(chǎn)生,是由于陶瓷中不同晶相的存在以及晶相的對稱性差使得之前翻轉(zhuǎn)的電疇在返回到原來的位子上的路徑變得困難。CB線段延長線與P軸的交點Ps表示電疇的自發(fā)極化強度,相當于每個電疇固有的極化強度。為了去掉Pr必須再加反向電場,使晶體中電場方向的電疇偶極矩與逆電場方向的電疇極矩相等,極化相消,Ec為使極化消失的電場,也是矯正極化狀態(tài)的電場值,稱為矯頑常圖1.2電滯回線[9]Figure1.2Ferroelectrichysteresisloop1.5研究思路及內(nèi)容1.5.1研究思路隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡科學技術的飛快發(fā)展,依托4G的良好技術,第五代移動通訊技術即5G時代已經(jīng)迅速發(fā)展起來,電子元器件又迎來了一次快速發(fā)展的新時期。由于功能陶瓷的小型化、高性能等優(yōu)點,人們對電子陶瓷材料的需求加大,例如多層陶瓷電容器(MLCC)市場中,研究者對性能優(yōu)異的介電陶瓷投入了大量的關注。目前,為了代替有毒的鉛基陶瓷材料,擴大健康友好型市場,許多無鉛介電陶瓷正在被研究當中,如鈮酸鉀鈉基、碳酸鋇基、以及鈦酸鉍鈉基陶瓷等。其中,鈮酸鉀鈉基無鉛介電陶瓷在高溫領域的應用具有很大的應用前景,但是它的
14表3.1(1-x)KNN-xBCN和(1-x)KNN-xBNN配方原料質(zhì)量Table3.1Massofrawmaterialsfor(1-x)KNN-xBCNand(1-x)KNN-xBNN單位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Cu2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3CuONb2O523.63829.385547.07639.3292.12353.5475x=0150x=0.00514.85660.1434x=0.0114.71450.2855x=0.01514.57370.4263x=0.0214.43410.5659單位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Ni2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3NiONb2O523.63829.385547.07639.82832.01523.5565x=0150x=0.00514.85800.1420x=0.007514.78740.2126x=0.0114.71720.2828x=0.012514.64730.3527x=0.01514.57770.42233.3KNN-BCN陶瓷的實驗結(jié)果分析3.3.1KNN-BCN陶瓷的相結(jié)構(gòu)圖3.1(1-x)KNN-xBCN陶瓷的XRD衍射圖譜Figure3.1XRDpattersof(1-x)KNN-xBCNceramic如圖3.1為最佳溫度燒結(jié)的(1-x)KNN-xBCN(x=0,0.005,0.01,0.015,0.02)陶瓷的XRD衍射圖譜(最佳燒結(jié)溫度分別為1145℃、1145℃、1155℃、1130℃)。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]BiFeO3-PbTiO3系高溫壓電陶瓷的阻抗譜分析[J]. 程晉榮,石貴陽,祁玉發(fā),陳建國,俞圣雯. 上海大學學報(自然科學版). 2011(04)
[2]鈣鈦礦型鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷材料與器件的研究進展[J]. 肖定全,吳文娟,梁文峰,朱建國. 材料導報. 2010(15)
[3]氧化鉍摻雜對鈮酸鉀鈉無鉛壓電陶瓷性能的影響[J]. 劉代軍,杜紅亮,唐福生,羅發(fā),周萬城. 硅酸鹽學報. 2007(09)
[4]高溫壓電陶瓷研究進展[J]. 文海,王曉慧,趙巍,王浩,李龍土,桂治輪. 硅酸鹽學報. 2006(11)
[5]無鉛無鉍壓電陶瓷(Na0.5K0.44Li0.06)Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29研究[J]. 鄭立梅,王矜奉,臧國忠,趙明磊,亓鵬,杜鵑,蘇文斌,明保全. 科學通報. 2006(16)
[6]PbNb2O6基壓電陶瓷的高溫介電性能研究[J]. 周靜,趙然,陳文. 陶瓷學報. 2005(03)
[7]鋯鈦酸鉛陶瓷的燒結(jié)研究進展[J]. 王軍霞,楊世源,牟國洪. 陶瓷. 2004(06)
[8]高居里點壓電陶瓷材料研究進展[J]. 王守德,劉福田,蘆令超,常鈞,程新. 山東陶瓷. 2004(04)
[9]添加SrO或SnO2對Ba4.5(Nd0.84,Bi0.16)9Ti18O54微波陶瓷介電性能的影響[J]. 石勇,靳正國,程志捷,魏學忠,徐廷獻. 硅酸鹽學報. 2003(06)
[10]銀摻雜對低溫燒結(jié)四元系陶瓷壓電性能的影響[J]. 胡曉冰,李龍土,左如忠,桂治輪. 壓電與聲光. 2003(01)
本文編號:3119498
【文章來源】:桂林理工大學廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
ABO3晶體結(jié)構(gòu)圖[6]
4具有鐵電性能的材料重要特征是具有電滯回線,如圖1.2所示為典型的P-E(極化強度-外加電場)回線[9]。在外加電場的作用下,隨著電場強度的持續(xù)增大,到達某一值時會出現(xiàn)晶體內(nèi)部只存在與電場方向相同的單個電疇,這時鐵電體的極化強度達到飽和,如圖C點位置。此時當電場開始降低時,晶體的極化強度也逐漸下降。當電場強度降到0值時,會存在一個剩余極化強度(Pr),這個剩余極化強度的產(chǎn)生,是由于陶瓷中不同晶相的存在以及晶相的對稱性差使得之前翻轉(zhuǎn)的電疇在返回到原來的位子上的路徑變得困難。CB線段延長線與P軸的交點Ps表示電疇的自發(fā)極化強度,相當于每個電疇固有的極化強度。為了去掉Pr必須再加反向電場,使晶體中電場方向的電疇偶極矩與逆電場方向的電疇極矩相等,極化相消,Ec為使極化消失的電場,也是矯正極化狀態(tài)的電場值,稱為矯頑常圖1.2電滯回線[9]Figure1.2Ferroelectrichysteresisloop1.5研究思路及內(nèi)容1.5.1研究思路隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡科學技術的飛快發(fā)展,依托4G的良好技術,第五代移動通訊技術即5G時代已經(jīng)迅速發(fā)展起來,電子元器件又迎來了一次快速發(fā)展的新時期。由于功能陶瓷的小型化、高性能等優(yōu)點,人們對電子陶瓷材料的需求加大,例如多層陶瓷電容器(MLCC)市場中,研究者對性能優(yōu)異的介電陶瓷投入了大量的關注。目前,為了代替有毒的鉛基陶瓷材料,擴大健康友好型市場,許多無鉛介電陶瓷正在被研究當中,如鈮酸鉀鈉基、碳酸鋇基、以及鈦酸鉍鈉基陶瓷等。其中,鈮酸鉀鈉基無鉛介電陶瓷在高溫領域的應用具有很大的應用前景,但是它的
14表3.1(1-x)KNN-xBCN和(1-x)KNN-xBNN配方原料質(zhì)量Table3.1Massofrawmaterialsfor(1-x)KNN-xBCNand(1-x)KNN-xBNN單位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Cu2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3CuONb2O523.63829.385547.07639.3292.12353.5475x=0150x=0.00514.85660.1434x=0.0114.71450.2855x=0.01514.57370.4263x=0.0214.43410.5659單位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Ni2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3NiONb2O523.63829.385547.07639.82832.01523.5565x=0150x=0.00514.85800.1420x=0.007514.78740.2126x=0.0114.71720.2828x=0.012514.64730.3527x=0.01514.57770.42233.3KNN-BCN陶瓷的實驗結(jié)果分析3.3.1KNN-BCN陶瓷的相結(jié)構(gòu)圖3.1(1-x)KNN-xBCN陶瓷的XRD衍射圖譜Figure3.1XRDpattersof(1-x)KNN-xBCNceramic如圖3.1為最佳溫度燒結(jié)的(1-x)KNN-xBCN(x=0,0.005,0.01,0.015,0.02)陶瓷的XRD衍射圖譜(最佳燒結(jié)溫度分別為1145℃、1145℃、1155℃、1130℃)。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]BiFeO3-PbTiO3系高溫壓電陶瓷的阻抗譜分析[J]. 程晉榮,石貴陽,祁玉發(fā),陳建國,俞圣雯. 上海大學學報(自然科學版). 2011(04)
[2]鈣鈦礦型鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷材料與器件的研究進展[J]. 肖定全,吳文娟,梁文峰,朱建國. 材料導報. 2010(15)
[3]氧化鉍摻雜對鈮酸鉀鈉無鉛壓電陶瓷性能的影響[J]. 劉代軍,杜紅亮,唐福生,羅發(fā),周萬城. 硅酸鹽學報. 2007(09)
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[6]PbNb2O6基壓電陶瓷的高溫介電性能研究[J]. 周靜,趙然,陳文. 陶瓷學報. 2005(03)
[7]鋯鈦酸鉛陶瓷的燒結(jié)研究進展[J]. 王軍霞,楊世源,牟國洪. 陶瓷. 2004(06)
[8]高居里點壓電陶瓷材料研究進展[J]. 王守德,劉福田,蘆令超,常鈞,程新. 山東陶瓷. 2004(04)
[9]添加SrO或SnO2對Ba4.5(Nd0.84,Bi0.16)9Ti18O54微波陶瓷介電性能的影響[J]. 石勇,靳正國,程志捷,魏學忠,徐廷獻. 硅酸鹽學報. 2003(06)
[10]銀摻雜對低溫燒結(jié)四元系陶瓷壓電性能的影響[J]. 胡曉冰,李龍土,左如忠,桂治輪. 壓電與聲光. 2003(01)
本文編號:3119498
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