BaTiO3基压电陶瓷界面改性研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

目的:本课题主要的研究目的是使用传统固相法制备,采用施主受主掺杂机制,研究Li分别取代Ba离子的钛酸钡基陶瓷,在不同的掺杂浓度下由此产生的缺陷结构及其对钛酸钡基压电陶瓷压电、介电性能的影响,同时研究在性能最好的浓度条件下,不同的烧结温度与保温时间对其结构与压电、介电性能的影响。

意义:压电材料作为一种能够实现电能-机械能转换的功能材料,因其优异的铁电、介电和压电性能已在驱动器、传感器、谐振器、超声换能器、滤波器等电子元器件中得到广泛应用。自1950 年发现锆钛酸铅( PZT) 压电陶瓷以来,市场上所使用压电陶瓷大部分为铅基材料。由于原料中PbO 是一种有毒物质,在生产过程中,其粉末以及高温下挥发出的气体易造成环境污染和危害人类健康; 在烧结过程中PbO 易挥发导致组分偏离,也使材料重复性和一致性降低。寻找能够全面代替Pb(Ti,Zr) O3( PZT) 的高性能无铅压电材料已成为世界性的紧迫课题。钛酸钡(BaTiO3,BT) 作为最早被发现的一种具有ABO3型钙铁矿结构的功能材料,是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一,被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。到目前为止,钛酸钡已经是研究得相当透彻的无铅压电陶瓷,然而由于纯BT 基压电陶瓷具有较低的居里温度(TC约为120 ℃),并且由于在室温附近有四方晶系—斜方晶系的转变,导致该材料的使用温区较窄,温度稳定性较低、较差的压电性能 (d33=140pC/N) 等问题,使该体系压电陶瓷材料难以直接取代含铅压电陶瓷。同时,随着科学技术的发展对压电元器件的各项性能指标要求越来越高,如何在保持该体系材料具备较高室温相对介电常数时降低介质损耗,如何在高压电、铁电性能下保持较高的居里温度成为研究的热点。国内外学者对BT 基压电陶瓷进行了广泛的研究,发现通过离子掺杂或引入新组元可以得到高性能弛豫型压电陶瓷,纳米级粉体制备方法也会影响其性能。2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 基本内容

1、文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

2、以BaTiO3基体系为研究对象,探究在不同的掺杂浓度下由此产生的缺陷结构及其对BT陶瓷压电、介电性能的影响;

3、研究材料的显微结构与电学性能的变化规律;

4、研究温度场或者电压场对结构的影响,进一步探讨其对电学性能的构效关系;

5、分析总结数据,撰写毕业论文。

2.2 研究目标

1、掌握压电陶瓷的基本制备方法

2、掌握压电陶瓷的结构分析及微观表征方法

3、以BaTiO3基体系为研究对象,探讨包覆对材料的电学性能的变化规律

2.3 技术方案

1、按照计算好的化学计量比称取BT、Li2CO3粉体,将称量好的样品放入装有适量锆球的球磨罐中。

2、向球磨罐中加入适量的无水乙醇。

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