新型弛豫铁电单晶(1-x)Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_(3-x)PbTiO_3生长的技术创新

(1-x)Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_(3-x)PbTiO_3(PZNT)晶体是弛豫铁电体Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3)O_3与普通铁电体PbTiO_3组成的具有钙钛矿结构的固溶体,其准同型相界成分(x=0.09)附近表现出极其优异的压电性能,在医用超声成像、声纳、微位移器等方面具有广阔的应用前景,分析了PZNT-PbO赝二元系的析晶行为和相关系,总结了PZNT晶体的压电性能,讨论了生长工艺和成分对晶体性能的影响。针对PZNT晶体生长中存在的问题,发展了助熔剂-坩埚下降法、通气诱导成核技术、两步法生长工艺、区熔凝固技术、底部籽晶高温溶液法等多种生长技术,生长出大尺寸的PZNT晶体,并比较了这些生长技术的特点。     

Na_3Zr_(2-x)Mg_xSi_(2-2x)P_(1+2x)O_(12)系统的相关系和电性能

研究了Na_3Zr_(2-x)Mg_xSi_(2-2x)P_(1+2x)O_(12)系统的组成、结构和电性能。结果表明:Mg~(2+)能在一定的组成范围内取代Na_3Zr_2Si_2PO_(12)中的Zr~(4+)形成固溶体,单相固溶体区域延伸至x=0.5;当x=0.4时固溶体的结构由单斜转变为三方。固溶体的电导率随x的增加而降低。本文还从结晶化学的角度讨论了Na_3Zr_(2-x)Mg_xSi_(2-2x)P_(1+2x)O_(12)系统的组成、结构和电性能的关系。     

xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(1–x)Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3压电陶瓷的准同型相界与介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备组成在准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近的xPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(PMN-PZT,x=0.125,0.15,0.175,0.2,0.225,0.25,摩尔分数)压电陶瓷。X射线衍射和Raman光谱分析表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,未探测到其他杂相;随PMN含量的增加,PMN-PZT压电陶瓷的相结构从四方相逐渐向菱方相转变,该体系的MPB组成在x=0.2附近,而且其相结构为四方相与菱方相共存。陶瓷断口的扫描电镜观察表明:陶瓷的晶粒尺寸约1～3μm。陶瓷的介电温谱表明:x=0.2,陶瓷的Curie温度为308.8℃,峰值介电常数约为16380,室温压电常数为351pC/N;陶瓷的Curie温度随PMN含量增加线性下降。     

Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Mg_(1/2)W_(1/2))O_3-PbTiO_3三元系低温烧成多层陶瓷电容器瓷料的研究

本文选择Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Mg_(1/2)W_(1/2))O_3-PbTiO_3三元系低温烧成独石电容器瓷料为研究对象.实验结果表明,一次合成工艺优于分别合成工艺.采用适当的配方,可获得900℃左右烧成ε～8000,tgδ0.01～0.025,-25℃～+85℃下△C/C<±45%,且其它性能亦良好的独石瓷料.升温速度的加快将导致介电性能的下降.微观结构研究结果表明,颗粒尺寸的增加和高介电常数晶体的增多将有利于ε的提高.获得了890℃～920℃下一次烧成该瓷料用的全银电报.     

B位氧化物预合成法制备(1-x)Pb(Fe1/4Sc1/4Nb1/2)O3-xPbTiO3铁电陶瓷及其性能研究

利用传统的陶瓷工艺、通过B位氧化物预合成法制备了高质量、钙钛矿结构的(1-x)Pb(Fe1/4Sc1/4Nb1/2)O3-xPbTiO3(PFSN-PT)铁电陶瓷.结构测定和性能测试表明,1180℃烧结2h制备的PFSN-PT陶瓷呈现相当均匀的显微结构和良好的电学性能,同时具有较高的致密度(约95%),只有PbTiO3(PT)物质的量分数为40%、60%的陶瓷致密度略低(约91%).随着PT含量的增加,PFSN-PT从三方相结构转变为四方相结构,并伴随着晶胞体积的减小(从PFSN的6.6676×10-2 nm3下降到0.2PFSN-0.8PT的6.3555×10-2 nm3)和钙钛矿结构四方性的增大(从0.6PFSN-0.4PT的1.0242增加到0.2PFSN-0.8PT的1.0488).PFSN-PT陶瓷的介电常数最大值(εm)及其峰值温度(Tm)也随着PT含量的增加呈线性增大.介电性能测试和热滞行为研究表明,随着PT含量的增加,PFSN-PT的铁电-顺电相变从弛豫铁电体的弥散型铁电相变向正常铁电体的一级铁电相变转变.     

YBa_(1-x)Ca_xCo_2O_(5+δ)(x=0,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)体系的制备和物性研究

用溶胶凝胶法制备了钙钛矿钴氧化物YBa1-xCaxCo2O5+δ(x=0,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3),系统研究了材料的热膨胀性能和电输运性质.结果表明,热膨胀系数随着Ca的掺杂量x的增加而减小,x=0.30掺杂样品在400℃-800℃温区内具有最小的平均热膨胀系数约为12.34×10-6K-1;掺杂样品在中低温下的电输运机制符合小极化子模型,x=0.30掺杂样品也具有较高的电导率约为126Scm-1,在800℃时的热膨胀系数与固体电解质YSZ最相近.     

Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3二元系陶瓷的介电性质和钙钛矿相的形成机制

制备 Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)基陶瓷电容器,最主要的问题是形成有害于介电性质的焦录石相。实验表明,固相反应法很难合成钙钛矿结构的 PZN 陶瓷,于1000经固相反应的产物是含立方焦录石的混合物,在 PZN 中添加0.53mol 的 PFW,试样中的钙钛矿相超过97%。通过对 Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3(PFW)结晶化学和烧结机理的分析,证明在 PZN 中添加 PFW 能减少或抑制焦录石的形成。本文报导了 PZN-PFW 二元系陶瓷的相关系和介电性质,探讨了钙钛矿相的形成机理。     

阴阳离子复合掺杂型Li_(1+x)Mn_(2-x)O_(4-y)F_y的合成机理研究

以LiNO3、LiF和醋酸锰为原料,采用柠檬酸络合法,通过控制原材料配比,在750℃下,制备出尖晶石型系列Li1+xMn2-xO4-yFy电极材料。运用等离子体发射光谱法和电位分析法相结合的分析手段测定材料的实际组成,通过分析试样的IR和XRD谱图参数、氟和锂掺杂量与锰的平均氧化数以及材料晶胞常数的变化关系,研究了氟的掺杂取代机理,并得出掺杂的氟取代λMnO2骨架中氧的结论;结合合成材料前驱体的TGA DTA谱图,阐述了Li1+xMn2-xO4-yFy的形成过程。     

锂离子蓄电池正极材料Li_(1+δ)M_xV_(3-x)O_8的合成与电化学性能研究

锂钒氧化物Li1+δV3O8具有比容量高、循环寿命长、价格低等优点,因此它是一种非常有应用前景的锂离子蓄电池正极材料。作者采用传统的高温固相反应法合成了Ti、Fe、Ni、Co4种过渡金属元素部分取代Li1+δV3O8中钒的掺杂产物Li1+δMxV3-xO8,研究了不同掺杂元素及其掺杂量对材料电化学性能的影响。结果表明,掺杂Ti元素且掺杂量x≤0.1时,掺杂对材料的性能有一定的改善。掺杂没有提高其放电电压平台,降低了其比容量。但掺杂对其循环性能没有明显影响。综合考虑电化学性能,掺杂少量Ti比较适宜。     

MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-CeO_2微晶玻璃的相转变

通过DTA ,XRD ,TEM ,SEM和EDS等测试手段 ,研究了MgOAl2 O3SiO2 TiO2 CeO2 微晶玻璃的相转变过程。研究结果表明 :退火后的原始玻璃已存在液相分离结构。在热处理过程中硅钛铈矿 (Ce2 Ti2 Si2 O1 1 )首先在 840℃从富含Ti4 ,Ce4 的孤立液滴相中析出。金红石 (TiO2 )晶核于 95 0℃开始形成。α堇青石相在 114 0℃左右从富含Si4 ,Al3 的玻璃相中大量生成。当温度升高到 12 0 5℃时 ,部分硅钛铈矿分解并与残余玻璃相反应生成金红石和新相氧化铈。通过控制晶化得到的MgOAl2 O3SiO2 TiO2 CeO2 微晶玻璃 ,其晶相由硅钛铈矿、金红石、α堇青石及少量氧化铈构成     

Pb（Zn1／3Nb2／3）O3基陶瓷固相反应中的相变过程

用两次合成工艺,按Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)的化学计量比合成的陶瓷为一种立方焦绿石相和PbO的混合物,其中立方焦绿石相为主晶相。该焦绿石结构的分子式为Pb_2ZnNb_2O_8,Fd3m空间群,Z=6,α=10.62(?)。在PZN基陶瓷中引入钙钛矿结构的子晶(如BaTiO_3),将促进其周围的Pb_2ZnNb_2O_8与PbO结合,形成钙钛矿结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3。     

铌铁酸铅PFN的结构无序及介电相变特性

运用高分辨透射电镜显微技术观察到ＰＦＮ中Ｂ位离子呈无序排列，不易形成有序结构，在性能上，ＰＦＮ的介电常数ε和介电损耗ｔｇδ均很大，相变扩散度小；相应时的介电行为，热容和热膨胀的变化比较特殊。     

Ba3 Ti5+xNb6-x O28-x/2陶瓷微波介电性能

＝28419 GHz、τf＝-12 ppm/℃(x=0.1).     

湿化学法制备0．95Pb（Mg_（1／3）Nb_（2／3））O_3－0．05PbTiO_3铁电陶瓷

用湿化学法制备了钙钛矿相的含量为９９％的０．９５Ｐｂ（Ｍｇ＿（１／３）Ｎｂ＿（２／３））Ｏ３－０．０５ＰｂＴｉＯ＿３（简称０．９５ＰＭＮ－０．０５ＰＴ）微粉，ＳＥＭ显示其粒度为０．２～０．３μｍ。通过ＸＲＤ确定了合成０．９５ＰＭＮ－０．０５ＰＴ前驱物的最佳条件为：溶液的ｐＨ值为１．５，反应温度为６０℃。制备０．９５ＰＭＮ－０．０５ＰＴ陶瓷时，预烧温度为８００℃（２ｈ），烧结温度为１２５０℃（１ｈ）。粉末烧结后制得纯钙钛矿相的０．９５ＰＭＮ－０．０５ＰＴ铁电陶瓷，其密度为理论密度的９５％，介电常数为１４８００（８００Ｈｚ）。     

BaO－TiO_2系中Ba_2Ti_9O_（20）相形成的研究

研究了ＢａＯ－ＴｉＯ_２系中Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相的形成规律。结果表明：ＢａＯ－ＴｉＯ_２系中，不加任何添加剂可以合成Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相；在ＢａＯ－ＴｉＯ_２系中Ｂａ：Ｔｉ＝２：９附近存在一个很窄的单相Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）区；烧结阶段Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相的最终合成并不依赖于预烧阶段部分此相的形成；通氧烧结对Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）相的形成影响不大，但可以抑制钛的变价。实验还发现，Ｂａ_２Ｔｉ_９Ｏ_（２０）陶瓷化学计量比的偏离将导致微波下介电常数的下降。     

铌鲜酸铅弛豫型铁电陶瓷的介电老化行为研究

通过典型弛豫型铁电陶瓷铌镁酸铅介电老化行为的研究,发现高温区的Ｄｅｂｙｅ型弛豫过程与介电过程电老现象存在有机联系,指出复合钙钛矿弛豫型电体的结构缺陷特征对其介电老化起着重要作用,介电极化行为与老化行为对比分析和恒温经时老化研究表明,外的局域化电子和空穴对铁电微畴畴壁“钉扎”效应产生失电体介电化行为的快过程。