Sr1-xCexTiO3基儲能介質(zhì)陶瓷的介電性能研究.pdf

1、SrTiO3作為一種重要的儲能介質(zhì)材料，具有擊穿強度高，介電損耗低等優(yōu)點，在高儲能密度材料的研究方面極具潛力。在保持SrTiO3的低介電損耗的基礎上，提高它的介電常數(shù)和擊穿強度，就能提高其儲能密度。一般來看，稀土摻雜功能陶瓷后，能改變其微觀結構，相結構，燒結性能，電學性能以及力學性能等。
　　 本論文選取稀土元素Ce和Nd作為摻雜元素，對SrTiO3進行摻雜改性，旨在提高其介電常數(shù)和擊穿強度，同時研究了材料結構和性能之間的關系。

2、
　　 本論文通過固相法制備出Sr1-xCexTiO3基儲能介質(zhì)陶瓷，研究了CeO2摻雜量的變化對Sr1-xCexTiO3基陶瓷體系燒結性能，晶體結構及顯微結構，介電性能，耐壓性能等方面的影響。實驗結果表明，CeO2在Sr1-xCexTiO3基陶瓷中的固溶度約為0.06。當0≤x≤0.04時，體系能形成置換型固溶體，陶瓷晶粒尺寸逐漸減小，體系擊穿強度逐漸增大;當0.06≤x≤0.14時，體系中析出CeO2第二相，陶瓷晶粒尺寸逐漸

3、增大，體系擊穿強度逐漸減小。我們還對Sr1-xCexTiO3基陶瓷的介電性能進行了研究，研究結果表明，隨著CeO2摻雜量的增加，陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律，其中，當摻雜量x從0.06增大到0.07時，陶瓷的介電常數(shù)從827急劇增大到3300，介電損耗從4.2％增大到15％，這可能是由于Sr1-xCexTiO3基陶瓷中出現(xiàn)的第二相在晶粒表面形成了阻擋層結構所致。此外，該陶瓷體系的高溫介電弛豫屬于由熱激發(fā)引起的介電弛豫

4、。當x=0.04時，Sr1-xCexTiO3基陶瓷能獲得最優(yōu)介電性能:ε≈500，tanδ≈0.8％，Eb≈176kV/cm。
　　 我們還研究了Sr0.9-xCexNd0.1TiO3基儲能介質(zhì)陶瓷(x=0，0.005，0.01，0.015，0.02，0.04)的燒結性能，晶體結構及顯微結構，介電性能，耐壓性能隨著CeO2摻雜量x的變化規(guī)律。實驗結果表明，在摻雜范圍內(nèi)，Sr0.9-xCexNd0.1TiO3基陶瓷均能形成單相結構

5、，陶瓷的擊穿強度與晶粒尺寸有關，當0≤x≤0.005時，陶瓷的晶粒尺寸逐漸變小，擊穿強度逐漸增大;當0.01≤x≤0.04時，陶瓷的晶粒尺寸逐漸變大，擊穿強度逐漸減小。介電性能研究表明，Sr0.9-xCexNd0.1TiO3基儲能介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律，介電常數(shù)和晶粒尺寸之間的對應關系符合晶界層電容器的規(guī)律。我們認為，當x=0時，Sr0.9Nd0.1TiO3晶粒表面本身就存在著阻擋層結構，CeO2加入后，引