B2O3-Nb2O5-SrO-BaO玻璃陶瓷的制备和性能研究

• 作 者: 覃小野
• 机 构: 华中科技大学
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 玻璃陶瓷 储能材料 氟化物掺杂 析晶动力学

铁电玻璃陶瓷兼具玻璃和铁电陶瓷两种材料的优点,能够制备高性能介电储能材料,在储能和脉冲领域都有很好的应用前景,从而引起越来越多研究者的兴趣。本论文通过实验开展了对B₂O₃– Nb₂O₅– SrO– BaO的改性和研究工作,主要研究内容如下:制备了形态良好的58B₂O₃-10Nb₂O₅-10Li₂O和58B₂O₃– 10Nb₂O₅– 10SrO– 10BaO。两组玻璃陶瓷在不同热处理后的微观结构和介电性能进行了研究。650℃热处理4小时的58B₂O₃- 10Nb₂O₅- 10Li₂O玻璃陶瓷介电性能为:εr=25, tanθ=0.008, Ev=18.5kv/mm。800℃热处理4个小时的58B₂O₃- 10Nb₂O₅- 10SrO- 10BaO玻璃陶瓷介电性能为:εr=61,tanθ=0.008, Ev=20.1kv/mm。另外通过掺入稀土元素,分析了58B₂O₃-10Nb₂O₅-10Li₂O和58B₂O₃– 10Nb₂O₅– 10SrO– 10BaO玻璃陶瓷的析晶模式。研究了BST,PBLZST和BaF₂掺杂对58B₂O₃– 10Nb₂O₅– 10SrO– 10BaO玻璃陶瓷性能的影响,发现BaF₂掺杂有利于玻璃陶瓷介电性能的提高。在BaF₂掺杂58B₂O₃– 10Nb₂O₅– 10SrO– 10BaO- 3BaF₂的基础上系统研究了Nb₂O₅, SrO和BaO含量对玻璃陶瓷介电性能的影响。Nb₂O₅, SrO和BaO含量对玻璃陶瓷的性能有明显的影响。58B₂O₃– 11Nb₂O₅– 11SrO– 11BaO- 3BaF₂玻璃陶瓷的介电性能最优:εr=116, tanθ=0.011, Ev=25KV/mm, We =0.32J/cm3。制备不同含量BaF₂掺杂的58B₂O₃– 11Nb₂O₅– 11SrO– 11BaO体系,分析了BaF₂掺杂对玻璃陶瓷成核和析晶动力学的影响。实验表明BaF₂掺杂降低了玻璃陶瓷的析晶活化能,并且明显地改变了58B₂O₃– 11Nb₂O₅– 11SrO– 11BaO玻璃陶瓷的微观结构。BaF₂掺杂明显地提高了玻璃陶瓷的介电常数和抗击穿场强,获得了性能最佳的58B₂O₃– 11Nb₂O₅– 11SrO– 11BaO- 5BaF₂玻璃陶瓷体系:εr=337, tanθ=0.018,E = 52.7KV/mm, We =4.14J/cm3。