鉛基反鐵電多層陶瓷電容器制備與儲(chǔ)能行為研究.pdf

1、反鐵電體（AFE）由于其獨(dú)特的電場(chǎng)、溫度及應(yīng)力誘導(dǎo)相變，在其發(fā)生反鐵電-鐵電相變的期間會(huì)出現(xiàn)極化強(qiáng)度、晶胞體積、電流等的變化，因而有望在高能存儲(chǔ)、制冷器件等領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
　　本文首先采用固相燒結(jié)法，選取(Pb0.92Ba0.05La0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3（PBLZST）反鐵電組分通過(guò)設(shè)定不同溫度來(lái)確定最合適的燒結(jié)溫度進(jìn)而制備出性能較好的反鐵電陶瓷。并通過(guò)電滯回線積分法和直接測(cè)試法計(jì)算材料的儲(chǔ)能密

2、度，為了進(jìn)一步提高反鐵電陶瓷的儲(chǔ)能性能，本文采用微波燒結(jié)法和添加助燒劑的方法，對(duì)PBLZST陶瓷的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)傳統(tǒng)固相燒結(jié)法，通過(guò)微波燒結(jié)法制備的陶瓷材料其擊穿強(qiáng)度為95kV/cm儲(chǔ)能的密度為1.3J/cm3，這個(gè)結(jié)果是固相燒結(jié)法的2.16倍。在此基礎(chǔ)上選取PbO-B2O3-SiO2玻璃作為助燒劑并對(duì)其不同的添加量對(duì)陶瓷的介電和儲(chǔ)能行為影響作了系統(tǒng)的研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加量為3wt%時(shí)材料的BDS可以達(dá)到125k

3、V/cm相應(yīng)的儲(chǔ)能密度達(dá)到2.3J/cm3，在此時(shí)的儲(chǔ)能效率為76.8%，進(jìn)一步提高了陶瓷的儲(chǔ)能密度。
　　其次，針對(duì)(Pb0.92Ba0.05La0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3（PBLZST）反鐵電厚膜的介電和儲(chǔ)能行為做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，并通過(guò)流延制膜法成功制備了PBLZST AFE厚膜。并對(duì)其不同膜厚對(duì)樣品的介電常數(shù)和儲(chǔ)能密度展開(kāi)詳細(xì)研究。研究發(fā)現(xiàn)隨著膜厚逐漸增加，膜的性能降低。當(dāng)厚度為40μm時(shí)反鐵電

4、厚膜的儲(chǔ)能密度最大可達(dá)6.8J/cm3，儲(chǔ)能效率61.2%。
　　最后，本文結(jié)合上述工作的研究結(jié)果，展開(kāi)了對(duì)PBLZST AFE陶瓷多層電容器（MLCC）的實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，隨著介電層層數(shù)的增加PBLZST MLCC的儲(chǔ)能密度逐漸降低。隨著Dy3+摻雜量增加，選取組分(Pb0.92-xBa0.05La0.02Dyx)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3 MLCC在x=0.04，300kV/cm場(chǎng)強(qiáng)下，計(jì)算得到理論密度