BaTiO3基介電陶瓷和納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、鈦酸鋇(BaTiO3)因其特殊的晶體結(jié)構(gòu)和良好的電性能在電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中占據(jù)重要地位。當今電子器件正朝著大容量、微型化、高穩(wěn)定性、高儲能密度的方向發(fā)展，然而BaTiO3陶瓷的介電溫度穩(wěn)定性差、擊穿強度低成為限制器件性能提升和應(yīng)用拓展的關(guān)鍵問題。引入稀土改性劑、優(yōu)化制備方法以及兩相或多相復合是改善BaTiO3陶瓷性能的重要途徑。
　　本文采用溶膠-凝膠-水熱法低溫合成出重稀土元素Sc-、Gd-共摻的超細BaTiO3粉體，并以該納

2、米粉體制備了新型Ba1-xTi1-xGdxScxO3(0≤x≤0.04)鈣鈦礦介電陶瓷;系統(tǒng)研究了Sc3+、Gd3+對BaTiO3陶瓷晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸及介電性能的影響。結(jié)果表明:合成的粉體呈立方相結(jié)構(gòu)，結(jié)晶性高、分散均勻、粒徑分布窄(30-40 nm);用該粉體合成的陶瓷經(jīng)1150℃燒結(jié)4h即可得致密的Ba1-xTi1-xGdxScxO3單相固溶體陶瓷。摻雜引起的晶格缺陷除了抑制晶粒生長外，也明顯降低居里溫度同時寬化介電峰，提高了陶瓷

3、的介電溫度穩(wěn)定性。當復合摻雜量為3 mol％時，Tc由未摻雜的125℃降低至32℃，室溫εr～1700，達到了Y5 V和Z5 U型電容器介質(zhì)材料的有關(guān)規(guī)定，具備一定的實用前景。
　　通過制備核殼結(jié)構(gòu)BaTiO3納米顆粒以及水熱接枝納米線兩種表面改性手段，合成了改性BaTiO3填充的聚合物基納米復合材料，分析了復合材料的介電性能和儲能特性。制備的BaTiO3@Dy2O3/PVDF和BaTiO3@SrTiO3/PVDF納米復合材料界面

4、結(jié)合緊密，介電常數(shù)隨陶瓷相體積比增加而增大;但高體積比會增加材料的介電損耗。SrTiO3和BaTiO3納米相復合增強的BaTiO3/SrTiO3-P(VDF-HFP)復合材料在維持了有機基體高熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，獲得了比P(VDF-HFP)基體和BaTiO3顆粒單獨增強的復合材料更高的介電常數(shù)。陶瓷相的引入沒有增加復合材料的介電損耗和電導率，二者仍能維持低值;同時，BaTiO3/SrTiO3-P(VDF-HFP)復合材料的擊穿場強可達14