BaTiO3-Cu復(fù)合陶瓷材料介電性能的研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,要求電子元器件朝著微型化、高儲(chǔ)能、多功能及智能化等方向發(fā)展。這時(shí)對(duì)于主要應(yīng)用在電子元器件(例如,電容器等)中的電介質(zhì)材料,就要通過配方和工藝的不斷優(yōu)化而使其具有更高的介電常數(shù)、更優(yōu)異的介電性能及其他性能,來達(dá)到這些要求?，F(xiàn)有的陶瓷電容器一般都采用具有較高介電常數(shù)的鈣鈦礦型鐵電相材料為電介質(zhì)材料,但單相材料的介電常數(shù)總是有限的,這時(shí)復(fù)合材料為進(jìn)一步提高電介質(zhì)材料的介電常數(shù)提供了有效方法。特別是描述異相復(fù)合體系中兩相

2、的聯(lián)結(jié)方式的滲流理論和復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng)為高介電常數(shù)復(fù)合材料的研發(fā)提供了理論指導(dǎo)。
　　 本課題以滲流理論為依據(jù),研究了具有高介電常數(shù)的鈦酸鋇和金屬銅組成的復(fù)合陶瓷材料的介電性能。采用傳統(tǒng)固相燒結(jié)法在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)中制備了BaTiO3/Cu復(fù)合陶瓷材料,利用XRD、SEM和EDS等手段對(duì)復(fù)合材料的物相和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,利用三點(diǎn)彎曲法對(duì)復(fù)合材料的機(jī)械性能進(jìn)行了研究,利用阻抗分析儀等儀器對(duì)材料的電性能、介電性能等進(jìn)行了研究。

3、>　　 1.在氮?dú)鈿夥罩胁捎脗鹘y(tǒng)固相燒結(jié)法制備出了較為致密的BaTiO3/Cu復(fù)合陶瓷材料。X射線衍射(XRD)分析表明,BaTiO3/Cu復(fù)合陶瓷材料的衍射峰值分別與BaTiO3和Cu的衍射峰值一致,且Cu的峰值隨其含量的增加而增強(qiáng),同時(shí)在衍射圖譜中也沒有發(fā)現(xiàn)其它相的存在,且復(fù)合材料的衍射峰值也沒有發(fā)生偏移,證明了在材料制備過程特別是在高溫?zé)Y(jié)過程中BaTiO3和Cu沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),且Cu沒有固溶到BaTiO3的晶格中形成固溶體。

4、
　　 2.BaTiO3/Cu復(fù)合陶瓷材料的機(jī)械性能隨著Cu含量的變化發(fā)生了明顯改善,復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度在銅含量達(dá)到30wt.%時(shí),急劇增加到134.4Mpa,是單相BaTiO3的1.6倍。這一方面是因?yàn)榻饘兕w粒具有彈性,能夠吸收微裂紋擴(kuò)展時(shí)釋放的能量,還可在晶界處阻止裂紋的擴(kuò)展;另一方面,在BaTiO3和Cu兩相界面處生成了一種互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這種界面結(jié)構(gòu)可以有效增強(qiáng)陶瓷.金屬之間的鍵合能力。
　　 3.BaTiO3/C

5、u復(fù)合陶瓷材料的電性能隨Cu含量的增加發(fā)生非線性變化,復(fù)合材料的滲流閾值為25wt.%。當(dāng)銅含量低于滲流閾值時(shí),Cu顆粒無規(guī)則的彌散在BaTiO3基體中,復(fù)合體的電導(dǎo)率很小,接近BaTiO3的電導(dǎo)率,當(dāng)Cu含量增加至滲流閾值時(shí),復(fù)合體的電導(dǎo)率發(fā)生非線性突變,快速接近于導(dǎo)電相的電導(dǎo)率。
　　 4.根據(jù)滲流理論,BaTiO3/Cu復(fù)合陶瓷材料的介電常數(shù)隨在銅含量為滲流閡值時(shí)增加至1.0×105(1kHz),這主要是由于在不同電導(dǎo)率兩