無堿玻璃對(Ba,Sr)TiO3儲能陶瓷的制備與性能影響研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、目前儲能電介質研究的重點是制備高介電、高擊穿的電介質材料以滿足脈沖功率系統(tǒng)的輕便化和小型化的要求。本文以Ba0.3Sr0.7TiO3陶瓷為研究對象,通過添加ZBS玻璃來提高陶瓷的擊穿強度,研究不同種類玻璃對陶瓷耐壓的影響,以獲得最佳玻璃組份,并通過結構設計,制備了玻璃與陶瓷的疊層薄膜,以進一步提高體系的儲能密度。主要工作如下:
   (1)通過對ZBS1玻璃組份調整成功制備出穩(wěn)定的未析晶的ZBS2玻璃,并采用傳統(tǒng)固相法制備了ZB

2、S2玻璃添加的SrTiO3和Ba0.3Sr0.7TiO3的陶瓷樣品。通過對兩者的介電性能的研究發(fā)現:加入ZBS2玻璃后,ST和BST陶瓷的擊穿強度有很大提高,分別為18.3kV/mm和18.1kV/mm。然而,由于加入介電常數低的ZBS2玻璃后使得ST陶瓷與BST陶瓷具有更大的介電懸殊,前者由377下降到242,后者由650下降到500,最終結果是添加ZBS2玻璃的BST陶瓷具有更高的儲能密度。所以,在添加玻璃后,BST相對ST更適合作

3、為儲能介質的陶瓷基體。
   (2)通過組份調整,采用固相法成功地制備了性質穩(wěn)定的ZBS系列玻璃,并將玻璃加入BST陶瓷。實驗表明:玻璃的添加在很大程度上提高了陶瓷的擊穿強度,但是,ZBS3玻璃相對其他玻璃提高的幅度最大,且在添加量為6%時,具有最高擊穿強度,26.7kV/mm。而且添加ZBS3玻璃的介電常數下降最小,加入2wt%的ZBS3后下降為631,加入8wt%后僅下降到393;介電損耗基本沒有太大變化。計算得到添加ZBS

4、3玻璃的BST陶瓷樣品獲得的最大儲能密度為1.5J/cm3。
   (3)采用溶膠-凝膠法制備玻璃與陶瓷的疊層薄膜,制備工藝為:兩級勻膠時間和轉速分別在10s和600rpm以及30s和3000rpm;通過差熱測試確定了烤膠溫度分別在200℃及400℃兩個溫度段,退火溫度在600℃,升溫速率均為1℃/min。采用XRD、SEM、AFM等手段進行表征,發(fā)現在此條件下制備的薄膜具有平整均勻、致密的微觀結構,且陶瓷析晶良好,玻璃保持非晶

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