研究目的
通过成分工程,在无铅块体陶瓷中同时实现电卡制冷所需的大室温绝热温变(ΔT)和优异的温度稳定性。
研究成果
0.78NaNbO3-0.22BaTiO3陶瓷在室温下同时实现了较大的ΔT值(约0.70 K)和优异的温度稳定性(在300 K至380 K范围内变化±1.4%),性能优于以往的无铅块体陶瓷。该研究为开发固态制冷用高性能材料提供了策略,并拓展了NaNbO3基陶瓷的应用领域。
研究不足
由于测量设备的限制,在高于40千伏/厘米的电场下无法直接测量电热温度变化。本研究聚焦于特定成分组合,可能未涵盖所有可能的变体。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用成分工程调控(1-x)NaNbO3-xBaTiO3陶瓷的相变过程并诱导弥散相变。研究方法包括常规固相反应合成、物相与形貌表征、介电与极化性能测试以及直接电卡效应测量。
2:样品选择与数据来源:
制备了x=0.20、0.22、0.24和0.27组分的陶瓷样品。数据来源包括用于物相分析的XRD、形貌表征的SEM、介电常数与损耗测量、P-E电滞回线、DSC测量的比热容以及直接电卡温度变化测量。
3:24和27组分的陶瓷样品。数据来源包括用于物相分析的XRD、形貌表征的SEM、介电常数与损耗测量、P-E电滞回线、DSC测量的比热容以及直接电卡温度变化测量。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括行星式球磨机(QM-3SP4)、X射线衍射仪(Philips X-Pert Pro)、扫描电子显微镜(SU-1510)、LCR测试仪(E4980A)、铁电测试系统(TF Analyzer 2000)、差示扫描量热仪(TA Q2000)及自制直接电卡测量装置。材料包含Na2CO3、BaCO3、Nb2O5、TiO2粉末、PVA粘结剂、氧化锆球、酒精和银电极。
4:4)、X射线衍射仪(Philips X-Pert Pro)、扫描电子显微镜(SU-1510)、LCR测试仪(E4980A)、铁电测试系统(TF Analyzer 2000)、差示扫描量热仪(TA Q2000)及自制直接电卡测量装置。材料包含Na2COBaCONb2OTiO2粉末、PVA粘结剂、氧化锆球、酒精和银电极。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将粉末混合、煅烧、压片成型、烧结、抛光并制备电极。测量项目包括XRD、SEM、介电性能、P-E回线、比热以及不同温度/电场下的直接ΔT测量。
5:数据分析方法:
数据分析涉及介电常数与损耗对比、从P-E回线提取极化值、采用麦克斯韦关系计算间接ΔT以及直接测量温度变化。
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