1. 研究目的与意义
压电陶瓷在信息、航天、激光和生物等诸多高新科技领域应用甚广,这些应用主要是与这类材料具有稳定的化学特性、优异的物理性能、易于制备成各种形状和具有任意极化方向的特性紧密相连。目前使用的压电陶瓷材料主要是铅基压电陶瓷,但铅基压电陶瓷中的PbO含量约占原料总量的70%,铅基压电材料在生产、使用及废弃后处理过程中都会给人类及生态环境带来严重危害,溶解在酸雨中的铅,可以通过水和动植物而直接或间接的入侵人体,铅主要影响人体的神经系统。因此研发新型环境友好的压电陶瓷材料已经成为世界发达国家研发的热点材料之一。
近年来,人们对环境问题注重,无铅压电陶瓷成为研究热点。钛酸钡(BaTiO3)是最早发现的一种具有ABO3型钙钛矿晶体结构的典型铁电体,它具有高介电常数,低的介质损耗及铁电,压电和正温度系数效应等优异的电学性能,被广泛应用于制备高介陶瓷电容器,多层陶瓷电容器,PTC热敏电阻,动态随机存储器,谐振器,超声探测器,温控传感器等,被誉为"电子陶瓷工业的支柱".压电陶瓷BaTiO3是各种微型传感器和执行器的核心部分,一直是功能材料的研究热点。众所周知,材料的结构决定材料的性能,而无孔BT纳米陶瓷在介电性能至今是研究领域的一个空白,本课题采用新的混杂工艺制备纳米无孔BT 陶瓷材料,研究结构-性能之间的关系。
2. 研究内容和预期目标
主要内容有:(1)学会溶胶-凝胶法制备工艺制备bt;
(2)学会混杂工艺的制备工艺,制备致密的纳米bt 陶瓷材料;
(3)学会对制备的材料进行结构与表面形貌的表征;
3. 研究的方法与步骤
(1)在1000摄氏度下煅烧bt粉末两小时已达到去杂的目的;
(2)按照一定的比例制备所需要的玻璃:pbo-b2o3-sio2; 通过混杂工艺,用20微米和100纳米的batio3分别和pb-b2o3-sio2 按照3%、5%、7%的比例制作浆料;在一定温度下烧结,制备细晶的 pb-b2o3-sio2batio3 复合陶瓷;
(3)熟悉agilent4294a阻抗分析仪的使用方法;
4. 参考文献
[1] hongfang zhang, chee-leung mak, helen lai-wa chan and xi yao. low temperature hybrid processing technology of fine electronic ceramics. sintering applications [chapter 6]. in tech (2013) 120.
[2] hongfang zhang, lingbingkong, chee-leungmak, kin-wingkwok, highly enhanced sinterability of fine-grained ba0.6sr0.4tio3mgo bulk ceramics and in-situnanocompositethick films[j]. ceramics international (2014)10475.
[3] rafael hovhannisyan, hovakim alexanyan, martun hovhannisyan,.phase diagramm, cristallization behavior and ferroelectric properties of stoichiometric glass ceramics in the bao-tio2-b2o3 system (chapter 3). ferroelectrics physical effects [book] in tech (2011) 50.
5. 计划与进度安排
(1)2022年3月20日-4月8日:实验准备阶段:化学试剂和化学药品的购买;配制溶胶-凝胶前驱体和纳米粉末的制备;
(2)2022年4月8日-4月27日:介电性能测试;
(3)2022年4月27日-5月10日:中期检查;
