SrTiO-,3-基儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷材料制備及改性研究.pdf

1、鈦酸鍶(SrTiO3)是一種重要的介質(zhì)材料，居里溫度為-250℃，在室溫下具有立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。同常見(jiàn)的BaTiO3、TiO2等介質(zhì)陶瓷材料相比，鈦酸鍶具有相對(duì)高的介電常數(shù)和較高的擊穿強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在高壓儲(chǔ)能等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用潛力，是一種用途廣泛的功能陶瓷材料。高儲(chǔ)能密度儲(chǔ)能介質(zhì)材料面臨如何同時(shí)提高介電常數(shù)、擊穿強(qiáng)度的問(wèn)題，對(duì)于SrTiO3基陶瓷體系而言，如何進(jìn)一步提高其介電常數(shù)、擊穿強(qiáng)度從而提高其儲(chǔ)能密度是該體系面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。本論文主要

2、針對(duì)這些問(wèn)題開(kāi)展，希望通過(guò)稀土氧化物和燒結(jié)助劑的添加來(lái)提高SrTiO3體系的介電性能和耐壓性能。
　　 作為常用的研究手段，摻雜可以顯著改變功能陶瓷的性能。稀土氧化物摻雜能改善陶瓷的燒結(jié)性能、致密度和介電性能。目前，對(duì)ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的A位或B位進(jìn)行稀土元素?fù)诫s是研究的熱點(diǎn)之一。本文選取三價(jià)稀土Dy3+離子A位取代二價(jià)的Sr2+離子，通過(guò)對(duì)其介電性能的研究，探討了其微觀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。
　　 本論文采用固相反應(yīng)法制

3、備了Sr1-xDyxTiO3陶瓷(x=0,0.005,0.01,0.03,0.04)，討論了Dy2O3加入對(duì)SrTiO3的微觀結(jié)構(gòu)以及介電性能的影響。通過(guò)X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)等手段研究了陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)以及微觀形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)x≤0.03時(shí)，體系為單相結(jié)構(gòu)，當(dāng)x=0.04時(shí)，有第二相生成。在1kHz頻率下測(cè)試陶瓷的介電性能，研究了陶瓷體系的常溫介電性能變化的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著x從0增加到0.01，體系的

4、介電常數(shù)從309增加到2506，隨著x的進(jìn)一步增加，體系的常溫介電常數(shù)有所下降，對(duì)于x=0.04的樣品，介電常數(shù)與介電損耗迅速增大，這與體系中出現(xiàn)第二相有關(guān)。摻雜后體系的介電損耗有一定增大。擊穿強(qiáng)度隨著x的增大先提高后下降。
　　 為了進(jìn)一步提高體系的介電性能，并適當(dāng)降低體系的燒結(jié)溫度，本文選擇ZnO作為燒結(jié)助劑。以Sr0.99Dy0.01TiO3體系為基體，制備了不同ZnO含量的陶瓷，并研究了ZnO的含量對(duì)Sr0.99Dy0.