反鐵電-鐵磁復(fù)合陶瓷的高溫介電弛豫及儲能研究.pdf

1、隨著通訊和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，集成系統(tǒng)的密集化、輕量化和多功能化程度進一步提高，因此對材料、設(shè)計和集成技術(shù)都提出了更高的要求。面對這些突出的問題，復(fù)合材料在功能集成上的優(yōu)勢也就越來越明顯。反鐵電/鐵磁復(fù)合材料因同時具有電容和電感這兩種特性，不僅能為電子器件中電容、電感部分的集成提供更多的選擇，而且能拓寬新型結(jié)構(gòu)、功能器件的設(shè)計思路。反鐵電性材料、鐵磁性材料、鐵彈性材料以及同時擁有多種鐵性的多鐵性材料，都屬于鐵性材料，是一大類非常重要，而

2、且數(shù)量相當(dāng)龐大的先進功能材料。本文以反鐵電、鐵磁材料為研究對象，利用多種表征手段對材料性能進行了介紹。主要研究內(nèi)容和實驗結(jié)果概括為以下幾個方面:
　　第一，通過高溫固相反應(yīng)法制備(Pb0.9Ba0.1-xSr0ZrO3(x=0，0.01,0.02,0.03,0.04)陶瓷，所有燒結(jié)樣品的XRD衍射圖案表明單一純相的形成。與溫度相關(guān)的介電譜研究顯示，隨著摻雜的Sr2+/Ba2+濃度的降低，材料的反鐵電相穩(wěn)定性得到增強，而鐵電相的溫度

3、區(qū)間隨之縮小。通過對介電和阻抗的測量研究了高溫弛豫行為，阻抗虛部與特征頻率相關(guān)的最大值被發(fā)現(xiàn)服從Arrhenius定律，活化能數(shù)值在0.98～1.36 eV之間，電導(dǎo)活化能數(shù)值在1.04～1.22 eV之間，表明電導(dǎo)機制是一個熱運動的過程。同時活化能的這一個數(shù)值表明材料的弛豫機構(gòu)是由偶極子傳導(dǎo)所控制的，電離氧空位的動態(tài)熱運動可解釋這一行為。所有組分典型的電滯回線表明該材料可應(yīng)用于鐵電儲能。
　　第二，制備了(1-x)Pb0.9Ba

4、0.1ZrO3-xCo0.5Ni0.5Fe2O4(x=0.25,0.50，0.75)反鐵電/鐵磁復(fù)合陶瓷，并對其電學(xué)性能及磁性能進行了表征。XRD衍射圖案表明所有組分均沒有雜相出現(xiàn)，升溫介電的研究表明，復(fù)合陶瓷的介電性能相比于單一的反鐵電陶瓷得到了明顯的提高，通過對阻抗譜的分析，研究了陶瓷中存在兩種電荷傳導(dǎo)機制。不同溫度下的電滯回線和磁滯回線的測量表明該復(fù)合陶瓷具有良好的鐵電性和磁性能，可同時應(yīng)用于鐵電和鐵磁儲能。x=0.25的組分中表

5、現(xiàn)出具有最高的鐵電儲能特性，其剩余極化強度和矯頑場強分別為60.47μC/cm2、11.95 kV/cm。同時x=0.75組分表現(xiàn)出具有最高的鐵磁儲能特性，其飽和磁化強度和剩余磁化強度分別為45.24 emu/g、3.07emu/g，儲能密度及效率分別為21.30 J/g、90％。
　　第三，由共沉淀法制備了Co0.5Ni0.5Fe2O4納米磁性粉體，測量了樣品的結(jié)構(gòu)及磁性能，XRD測試結(jié)果表明尖晶石結(jié)構(gòu)的樣品具有(311)晶粒取