寬溫穩(wěn)定型多殼層BaTiO3基介電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、BaTiO3作為具有高介電常數(shù)、價(jià)格低廉、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的體系，最早應(yīng)用于商業(yè)化的MLCC生產(chǎn)，但該體系居里溫度在130℃附近，限制了其在寬溫穩(wěn)定型陶瓷電容器中的應(yīng)用。針對其溫度穩(wěn)定性差的問題，本論文以“核-殼”結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，以提高介電常數(shù)溫度穩(wěn)定性為目標(biāo)，對核、殼材料的選擇，多層包覆的“核-殼”結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。
　　為了提高鈦酸鋇高溫端的溫度特性，本論文以xBi(Zn0.5Ti0.5)O3-(1-x)BaTiO3(簡稱

2、xBZT-(1-x)BT)體系為研究對象，采用高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備了xBZT-(1-x)BT陶瓷(x=0.1～0.5)，研究了摻雜量對物相結(jié)構(gòu)、顯微形貌和介電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著BZT含量的增加，介電常數(shù)峰被不斷壓低展寬，表現(xiàn)為明顯的弛豫特性，介電峰對應(yīng)溫度Tm先增大后減小。以Nb2O5為包覆層，對三種不同Tm的xBZT-(1-x)BT的核材料對介電性能的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明居里點(diǎn)較低xBZT-(1-x)BT的核會導(dǎo)致核殼介電

3、峰的合并，核和殼層的居里溫度差距較大，才能發(fā)揮核殼結(jié)構(gòu)對介電溫度穩(wěn)定性的改善作用；高溫端溫度穩(wěn)定性好的核材料，容易獲得在更寬的溫度范圍的介電溫度穩(wěn)定性。
　　為了改善鈦酸鋇粉體在包覆時(shí)的團(tuán)聚，本論文通過金屬醇鹽溶膠沉淀法制備了單分散納米立方鈦酸鋇粉體。通過XRD和SEM對粉體的性能進(jìn)行了表征，并對粉體進(jìn)行了0.3BZT-0.7BT和Nb/Co氧化物的包覆。對包覆后粉體制備的陶瓷介電性能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，包覆層的厚度和組成對核鈦酸鋇的晶

4、型轉(zhuǎn)變有影響。據(jù)此引入了核殼內(nèi)應(yīng)力模型，對這種反?，F(xiàn)象進(jìn)行了解釋，并通過調(diào)整包覆層的厚度和組成，成功使核鈦酸鋇從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较唷?br>　　為了同時(shí)改善低溫端和高溫端的介電溫度穩(wěn)定性，本論文根據(jù)之前的結(jié)論，設(shè)計(jì)了多層包覆“核-殼”結(jié)構(gòu)，以四方相鈦酸鋇為核，以0.3BZT-0.7BT為第一層包覆層，以 Nb2O5為第二層包覆層，通過高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備了BT@x(0.3BZT-0.7BT)]@yNb陶瓷，并通過TEM-EDS確定了多層