研究目的
采用两步拓扑化学法合成铁电介晶BaTiO3/BaBi4Ti4O15纳米复合材料,并研究其形成机制、纳米结构及铁电性能(包括升高的居里温度和增强的压电响应)。
研究成果
介晶态BT/BBT纳米复合材料成功合成,展现出增强的铁电性能,包括BBT的居里温度提升至700°C以及改善的压电响应(d*33 = 130 pm V?1)。由于不同晶体结构阻止了固溶体形成,该纳米复合材料在高温下(高达1100°C)保持稳定,使其成为高性能铁电应用中极具前景的无铅替代材料。
研究不足
该研究仅限于特定的合成条件和材料组成;三维体系中的晶格应变效应较为复杂,需要进一步详细研究,例如相场计算。纳米复合材料在极高温度下的稳定性可能受到晶体生长的影响。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的两步拓扑化学法,通过水热处理和固相反应合成纳米复合材料。
2:样品选择与数据来源:
以层状钛酸盐H1.07Ti1.73O4为前驱体,Ba(OH)2和Bi2O3为反应物。样品制备时调整了Ba/Ti摩尔比和加热温度。
3:07Ti73O4为前驱体,Ba(OH)2和Bi2O3为反应物。样品制备时调整了Ba/Ti摩尔比和加热温度。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括水热反应釜、球磨机、炉子、压片机、冷等静压机、X射线衍射仪(岛津XRD-6100)、场发射扫描电镜(日立S-900)、透射电镜(日本电子JEM-3010)、拉曼光谱仪(JASCO NRS-3100)、扫描探针显微镜(SPA-400/纳米导航站)、铁电测试系统(东阳公司FCE3-4KVSYS)、LCR表(安捷伦E4980A)。材料包括HTO、Ba(OH)2·8H2O、Bi2O3、乙醇、银浆。
4:0)、场发射扫描电镜(日立S-900)、透射电镜(日本电子JEM-3010)、拉曼光谱仪(JASCO NRS-3100)、扫描探针显微镜(SPA-400/纳米导航站)、铁电测试系统(东阳公司FCE3-4KVSYS)、LCR表(安捷伦E4980A)。材料包括HTO、Ba(OH)2·8H2O、Bi2O乙醇、银浆。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:第一步:HTO与Ba(OH)2在150°C下水热处理12小时形成BT/HTO纳米复合材料。第二步:与Bi2O3混合,球磨、干燥后,在指定温度(500-1100°C)下加热3小时形成BT/BBT纳米复合材料。通过压制和烧结制备块体样品。
5:数据分析方法:
XRD用于结构分析,SEM和TEM用于形貌与纳米结构观察,拉曼光谱用于物相鉴定,PFM用于压电响应测试,P-E滞后回线用于铁电性能表征,LCR表进行介电测量。
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