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多孔陶瓷的最新进展 || 多孔纯相及锆/锡掺杂纳米晶钛酸钡陶瓷的物理性能

DOI:10.5772/intechopen.75500 出版年份:2018 更新时间:2025-09-10 09:29:36
摘要: 通过固态与机械化学相结合的方法制备了多晶BaTiO3和Ba(Ti0.96SnxZr0.04-x)O3陶瓷(x=0.02-0.04),并采用X射线衍射对其室温相组成进行了表征。发现其晶体结构分别呈现立方对称性和四方对称性。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和密度仪测定的晶粒尺寸与孔隙率显示:随着掺杂浓度增加,相对密度分别呈现减小和增大趋势。介电常数与损耗随频率及温度的变化表明:Ba(Ti0.96Sn0.03Zr0.01)O3在室温下具有1660的最大介电常数。BT的剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为581.73 V/cm和0.27 μC/cm2。锡含量增加导致Pr值分别提升至0.58、3.07、3.73 C/cm2,Ec值分别提升至1766.8、2855.7、2661.1 V/cm,预计这将显著降低多层陶瓷电容器的厚度。多晶Ba(Ti0.96Sn0.02Zr0.02)O3在宽频温域内的阻抗谱显示:400°C时奈奎斯特图呈现晶粒与晶界共存特征,且该材料具有负温度系数电阻(NTCR)特性。介电弛豫表现出非德拜特性。
作者: Umaru Ahmadu,Alhassan Muazu,Sadiq Umar
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研究概述 实验方案 设备清单

研究通过固态法和机械化学法制备的多孔BaTiO3及Ba(Ti0.96SnxZr0.04-x)O3(x=0.02-0.04)陶瓷的结构与电学性能,评估孔隙率对多层陶瓷电容器和热敏电阻应用材料的影响。

通过机械化学合成法获得了具有纳米晶结构的多孔BaTiO3及Ba(Ti0.96SnxZr0.04-x)O3(x=0.02-0.04)陶瓷。研究了陶瓷孔隙率对其微观结构和介电性能的影响。发现通过调节掺杂量可调控陶瓷孔隙率。X射线分析证实原始钛酸钡为室温立方相,而锆锡共掺杂样品分别为四方相。场发射扫描电镜图像显示颗粒具有多孔结构。介电温谱研究表明该材料呈现正常铁电行为。室温介电常数随锡和锆含量增加而提升,介电损耗则降低。通过阻抗谱研究了阻抗实部(Z')和虚部(Z'')随频率及温度变化的电学参数。Ba(Ti0.96Sn0.02Zr0.02)O3陶瓷的奈奎斯特图显示400°C时同时存在体效应和晶界效应,表明样品具有负温度系数热敏电阻特性。因此该陶瓷被视为极具前景的低成本热敏电阻材料。研究发现材料中的电弛豫过程具有温度依赖性。

某些合成路线的高成本和工艺控制难度促使人们开发多孔BaTiO3纳米颗粒的替代合成方案。多孔结构的存在可能导致介电常数低于致密材料。

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