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溶胶-凝胶法制备的Ba<sub>1–<i>x</i></sub>Sr<sub><i>x</i></sub>TiO<sub>3</sub> (0 ≤ <i>x</i> ≤ 0.5)陶瓷的结构与介电性能及其在储能应用中的研究
摘要： 通过溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡（Ba1–xSrxTiO3，BSTO：x=0、0.3和0.5）陶瓷粉体，并在1350°C下烧结2小时获得陶瓷样品。随着Sr摩尔分数增加，BSTO陶瓷的平均晶粒尺寸从15μm减小至2μm。X射线结构分析表明：室温下x=0和0.3的BSTO陶瓷呈现四方相结构，而高Sr摩尔分数（x=0.5）时转变为立方相结构。在-60至180°C温度范围及1-100kHz频率区间测得：随着Sr摩尔分数增加，铁电-顺电相变温度（居里温度TC）从125°C线性降至-30°C。所研究频率范围内介电常数呈现频率无关特性。由于细晶粒效应，x=0.5的BSTO材料出现弥散型介电常数峰。室温下x=0和0.3的BSTO表现出明显滞回环的极化-电?。≒-E）曲线，证实其铁电特性；当Sr摩尔分数增至0.5时，P-E曲线呈线性关系，显示顺电相特征。x=0的BSTO储能密度约0.2J/cm3但效率低于50%；掺杂0.5摩尔分数Sr后储能密度降至0.1J/cm3，但储能效率显著提升至90%。
关键词： 溶胶-凝胶法、电介质、储能电容器、钛酸锶钡
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于高储能应用的组份依赖性xBa(Zr0.2Ti0.8)O3-(1-x)(Ba0.7Ca0.3)TiO3块体陶瓷
摘要： 本工作报道了采用固相反应法制备的x=0.4、0.5和0.6的无铅xBa(Zr0.2Ti0.8)O3-(1-x)(Ba0.7Ca0.3)TiO3[xBZT-(1-x)BCT]陶瓷的组分依赖性微结构、介电、铁电及储能性能，以及其相变序列。XRD和拉曼散射结果证实室温下存在菱方相与四方相共存。拉曼光谱、介电常数和极化的温度依赖性表明：在40℃（TR-T）发生铁电菱方相向铁电四方相的一级相变，在110℃（TT-C）发生铁电四方相向顺电伪立方相的二级相变。介电分析显示TT-C处的相变为扩散型，BZT-BCT陶瓷属于弛豫型铁电材料。介电损耗的温度依赖性变化与A1、E(LO)拉曼模半高宽(FWHM)相关联。发现x=0.6组分具有最佳饱和极化(Ps)≈8.3μC/cm2和矫顽场≈2.9kV/cm，这归因于晶粒尺寸效应。研究还表明BZT-BCT陶瓷在10?次循环内无疲劳响应。同时讨论了交流电场幅值和温度对储能密度及效率的影响。0.6BZT-0.4BCT陶瓷具有高TT-C(110℃)、高介电常数(εr≈12285)与低介电损耗(0.03)、良好极化(Ps≈8.3μC/cm2)，以及在25kV/cm电场下获得大可恢复能量密度(W=121mJ/cm3)和70%储能效率(η)的特性，使其成为理想的储能电容器候选材料。
关键词： 自发极化、拉曼光谱、介电常数、无铅陶瓷、储能电容器、疲劳
更新于2025-09-09 09:28:46