纳米复合介电材料的介电性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

当前电子产品趋向小型化，多功能化发展。 用于电子产品的具有多功能的纳米复合铁电材料的研究成为当今新材料的研究热点，其中热门的用途之一就是用于环境友好的储能材料的研究。对于介电材料来说，衡量其储能能力的参数是介电常数与耐击穿电压强度的平方值。高介电常数介电材料在储能方面的特殊作用使其在电工、电子技术领域有着重要的应用。随着电子工业的发展，高储能密度介电材料受到越来越多的关注，出现了一些新型的高储能密度介电材料。高储能密度介电材料具有高的介电常数和击穿强度，其发展的关键是提高储能密度。与常规电池及超级电容器相比，储能电容器具有充放电速度快的优良性能，此外，储能电容器储能密度高、抗循环老化、性能稳定，在电力、电子系统中扮演着重要的角色。随着材料科学的发展，电容器逐渐向高储能、小型化、轻质量、低成本、高可靠性等方向发展，这对电介质材料的介电性能提出了越来越高的要求。50 多年前，研究者就对高储能密度介电材料进行了开发和应用，到目前为止，高储能密度介电材料可应用于混合动力汽车、坦克电磁炮、电磁发射平台等高负载工作环境中。新技术的发展和新的应用对提高介电材料的储能特性也提出了更高的要求。作为主要的电介质材料，钛酸钡（BaTiO₃）陶瓷因具有高介电常数和低介电损耗，被广泛应用于电子工业中。近年来，随着环境保护的呼声越来越高，含铅材料受到了极大的限制，传统的PZT 基压电陶瓷由于含有大量的Pb， 其制造和使用已经被限制，BaTiO₃基陶瓷材料再次成为研究的热点在本设计中，在本设计中，利用matlab 理论计算，以BaTiO₃为基，掺杂铁电高聚物或玻璃相，探讨掺入相与介电常数之间的关系，并找到一个最佳的基体与掺入相的数值范围。得到纳米复合材料的介电性能、掺入相与频率之间的关系。最后，在相关实验的基础上，验证理论计算结果，并对理论与实验结果进行比较与说明。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

（1） 采用改进的混杂工艺制备用玻璃包覆的bt纳米粉，在低温烧结，制备具有纳米结构的致密的压电陶瓷；

（2） 熟悉agilent 4294a阻抗分析仪的使用方法,电学性能：介电常数﹑电导损耗的测试， 磁性能：磁导率与磁损耗（虚部）的测试。

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：bt/bst，有铅/无铅

（3）熟悉agilent4294a阻抗分析仪的使用方法；

4. 参考文献

[1] xihong hao, jing zhou, and shengli an, effects of pbo content on the dielectric properties and energy storage performance of (pb0.97la0.02)(zr0.97ti0.03)o3 antiferroelectric thin films j. am. ceram. soc., 94 [6] 1647–1650

[2] h. s. nalwa, ed., handbook of low and high dielectric constant materials and their applications, vol. 2, (academic press, new york, 1999).

[3] yong zhang,w jiajia huang, tao ma, xiangrong wang, changsheng deng, and xiaming dai. sintering temperature dependence of energy-storage properties in (ba,sr)tio3 glass–ceramics. j. am. ceram. soc., 94 [6] 1805–1810 (2011)

5. 计划与进度安排

工作进度安排：

（1）2022年3月20：实验准备阶段：化学试剂和化学药品的购买；

（2）2022月20日-4月30日：进行实验和相关测试：配制溶胶-凝胶前驱体和薄膜的制备和微观形貌及电学性能测试；