铌酸锶钡陶瓷材料的制备及介电性能研究
锶掺杂的钛酸钡陶瓷制备及介电性能
锶掺杂的钛酸钡陶瓷制备及介电性能巩晓阳;李允令;李伟杰【摘要】钛酸钡作为一种高介电材料，在相变温度120℃附近具有较大的介电常数，为了更好应用于电子陶瓷材料中，需添加锶、锆、硅等掺杂物降低其相变温度至室温附近。
本文用固相反应法制备了多种比例锶掺杂的钛酸钡陶瓷（Ba1-xSrxTiO3）。
在不同频率下对其介电性能与相变温度做了对比研究。
研究结果表明：一定比例锶掺杂能提高钛酸钡陶瓷的有效介电常数，同时随着掺杂比例增加可使相变温度向低温方向移动。
x＝0．3的锶掺杂比例使钛酸钡的相变温度移至室温附近，介电常数高于6000，满足了一般电容器的工作环境要求。
【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P92-95)【关键词】钛酸钡;钛酸锶钡陶瓷;介电性能;固相法【作者】巩晓阳;李允令;李伟杰【作者单位】河南科技大学物理工程学院，河南洛阳 471023; 河南科技大学洛阳市光电功能材料重点实验室，河南洛阳 471023;河南科技大学物理工程学院，河南洛阳 471023; 河南科技大学洛阳市光电功能材料重点实验室，河南洛阳471023;河南科技大学物理工程学院，河南洛阳 471023; 河南科技大学洛阳市光电功能材料重点实验室，河南洛阳 471023【正文语种】中文【中图分类】O484钛酸钡作为一种高介电材料，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一［1－6］。
但纯钛酸钡陶瓷的相变温度（居里点）约为120℃，此时具有最大的介电常数，而室温时介电常数较小，同时其较高的温度系数及随电压和频率的变化具有不稳定性，使其应用受到极大的局限，通常通过添加锶、锆、硅等掺杂物可以有效地改善它的性质［4－9］。
钛酸锶钡陶瓷因具有较高的电容率，低介电损耗，优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，广泛应用于体积小而容量大的微型电容器、热敏电阻、超大规模动态随机存储器、调谐微波器件等，是一种重要的电子陶瓷材料。
铌酸锶钡的结构和制备工艺研究进展
耗 、高的导热系数等优点［ ］ Ｂ ３ 。Ｓ Ｎ与其它钨青铜 型铌酸盐一样 ，属位移型铁 电体 ，在室温下 ，其晶
墨＿
信息记录材斡 ２ ｛ 年 鬟 ｝ 誊 荦 ； ００ ｝ 趣
综
一
述
体 中有一 个沿 四方 晶格 Ｃ 轴方 向的 自发极 化 ，热 释
些 科研 工作 者研 究 了烧结 温度 、保 温 时间 和
矿 结 构 的 一 种 衍 变 ，其 结 构 的 基 本 通 式 是 ＡＩ ／ ｚ Ｂ 。 Ｂ结 构 中 ，八 面体 在 共 用 角 顶 联接 构 成 骨 Ｏ 。Ｔ 架 的 时候 ，会 形 成 五 角 形 、四 角形 、三 角 形 的孔 隙 ，习惯 上将 它 们 称 为 Ａ 位 置 孔 隙 、Ａ２ 置 孔 位
从而 改 变材 料 性 能 。下 图是 Ｓ Ｂ ｚ ｅ的结 构 ａ Ｎｂ Ｏ
示 意图 。
烧结 气氛 等 因素 对 Ｓ Ｎ 陶瓷 的 微 结 构性 能 等 的影 Ｂ 响［ ｎ 引。对 于 Ｓ Ｎ 陶 瓷 的制 备 ，由于 其 烧 结 温 度 Ｂ
相对较 高 ，容 易 出 现 Ｓ Ｎ 颗粒 异 常 长 大 ，机 械 性 Ｂ
隙和 ｃ位置孔隙 （ 可被称为 Ａ 位置孔 隙） 都 ｚ 。一
般来 说 Ａ 位置 由离子半 径 较大 的低 价 阳离子 占有 ， 如 Ｋ、Ｎａ ａ ｒ 金 属 元 素 ，Ｂ位 置 由高 价 、 、Ｂ 、Ｓ 等
小 半径 的 阳离子所 占有 ，如 Ｃ 、Ｃｕ ｅ ｒ 、Ｆ 、Ｎｂ 、Ｎｉ
得 ，而 Ｓ Ｎ多晶陶瓷 的制备 工艺较 为简单 ，成本低 Ｂ
能降低 等 问题 ，从 而导致 其性 能 恶化 。为 了避 免颗 粒异 常长 大 ，也 有 研 究 者 ｌ］ 试 采 用 微 波 烧 结 技 ＿尝 １ 术 制 备 Ｓ Ｎ 陶 瓷 。Ｐ ｔｏ等＿］ 过 共 沉 淀 法 制 备 Ｂ ａｒ ＿ 通 】 ６ 了 Ｓ Ｎ 陶 瓷 ，在 室 温 和 １ Ｂ ＫＨｚ下 ，介 电 常 数 在 １０ ０ ０附近 ，没 有 报 道 相 应 的介 电损 耗 ，而 烧 结 温 度较 高 ，高于 １ ５ ℃ 。 ３０ 随着 电子 元件 向着 小型 、微 型 、高密 度和 高集 成化方 向发展 ，制 备工 艺 的选择 对材 料实 际应 用影 响非 常重 要 。采用 溶 胶 一 胶 工 艺 合 成 Ｓ Ｎ 材 料 ， 凝 Ｂ 已经 在试 验研 究 中广 泛使 用 ，采 用 溶 胶 一 胶 工 艺 凝 （ ｏ— １ 备 Ｓ Ｎ 一 般需要 金 属 Ｎｂ的有机 化 合 Ｓ ｌ ）制 Ｇｅ Ｂ 物 ，而 Ｎｂ的有 机 化合 物价 格 昂贵 、容易 在 空气 中 水解 ，因而制备 采 用溶胶 一 凝胶 工艺 Ｓ Ｎ 的成 本 偏 Ｂ 高｝ 。而且若 操作 条 件掌握 不好 ，有 Ｎｂ的有 机 ｌ 化 合物 发 生水解 ，那 么制备 出 的化 合 物也要 脱离 我
钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的结构和介电、压电性质研究的开题报告
钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的结构和介电、压电性质研究的开题报告一、研究背景和意义压电陶瓷是一种将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的重要功能材料，广泛应用于传感器、谐振器、电子滤波器、超声波换能器等领域。
近年来，为了适应更高的性能、更复杂的应用需求，发展压电陶瓷材料成为了国内外研究的热点之一。
钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷是一种新型的复合材料，拥有良好的压电性能和较高的介电常数，在传感、超声波技术方面有着广泛的应用前景。
因此，对其结构和性能的深入研究将为其实际应用提供基础数据和理论依据。
二、研究目的和内容本文旨在通过文献调研和实验研究，系统地探究钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的结构和介电、压电性质，并分析其性能与微结构的关系，为其材料设计和应用提供理论基础。
具体研究内容：1. 综述目前国内外关于钨青铜结构陶瓷材料的研究进展及应用。
2. 采用X射线衍射仪对样品的结构进行分析。
主要采用Rietveld方法进行分析晶体结构、晶胞参数和晶格畸变。
3. 对样品的介电性能及压电性能进行测量，分析其介电常数、压电常数、频率常数等参数，并探究其性能与微结构的关系。
三、研究方法1. 文献调研法：对钨青铜结构陶瓷材料的研究进展、应用以及结构和性能等方面的相关文献进行综述和分析。
2. X射线衍射仪：通过X射线衍射仪对样品进行结构分析，主要采用Rietveld方法进行分析晶体结构、晶胞参数和晶格畸变。
3. 热电偶温度计：通过对热电偶温度计的管理及控制实现样品介电性能以及压电性能的测试。
四、预期成果1. 通过此次研究，对钨青铜结构铌酸锶钡基压电陶瓷的结构和介电、压电性质能有系统、全面的认识。
2. 微观、宏观性质的关系得到探究和分析，为其材料设计和应用提供理论基础和指导。
3. 对钨青铜结构陶瓷材料的研究提供新思路和有益参考，推动其应用领域的发展。
铌酸锶钡／钛酸锶钡介电常数预测模型研究
Ｚ 一 ｌｎ ｌ ｙ ｌ ｅ ＋ ３斑 ３ 班 ｌｅ 十 ２ｎ ２ Ｚ （） １
而 ，克劳修斯 一 莫 索缔 方 程 （ ）和 混 合 法 则公 式 ２ （） 中各 相 的介 电常数 必 需考 虑复 合 体系 中双 相 中 １ 固溶 Ｎｂ和 Ｔ 离子 的影 响 ，离子 的 固溶度 又与 相应 ｉ 相 的含 量相关 ，离 子 固溶度 变 化 ，各 相 的介 电 常数 也将随之 改 变 。Ｂ Ｔ相 介 电 常数 随 固溶 Ｎ Ｓ ｂ量 的增 加而下 降和 Ｓ Ｎ相 的介 电常 数 随 固溶 Ｔｉ 量 的增 Ｂ 含 加而增加 ，因此将公 式 （）进一 步修 正 为 ： ４
为前 躯体 ，醋 酸 为 溶 剂 和 催 化 剂 ，乙醇 为 稳 定 剂
的半 醇盐 方 法 来 配 置 溶胶 。以 无水 乙 醇 为介 质 在 聚 乙烯球 磨罐 中球 磨 ８ ，混 合 均匀 后 在 干燥 箱 中 ｈ 干燥 以除去 乙醇 。
利用 Ｘ射 线 衍 射 仪 （ ＿ Ⅺ ，Ｄ ｍ ｘＲ ／ ａ－Ａ，Ｃ — ｕ Ｋ ，Ｘ ．５０ｎ ａ ＝Ｏ１４６ＲＥＳＥＡＲＣ§ ｌ＆ ＤＥＶ ｌ０Ｐｂ ＥＮ 。 ｌ ｉ 、
铌 酸 锶 钡／ 酸 锶 钡 介 电 常数 预 测 模 型 研 究 钛
单连伟
（ 哈尔滨理工大学 材料科学与工程学院 ，黑龙 江 哈尔滨 １０ ４ ） ５ ００
摘
要 ：首次应 用粉末一 胶工 艺合成 出铌酸锶 钡／ 酸锶钡 复相 陶瓷 （ Ｂ Ｓ Ｔ） 溶 钛 Ｓ Ｎ／ Ｂ 。以 Ｃ ａｓ ｓ（ 劳修 ｌｕｉ 克 ｕ
铌酸锶钡超晶格结构的超导性质研究
铌酸锶钡超晶格结构的超导性质研究超导材料是一种具有零电阻和完美磁通排斥现象的物质，被广泛应用于磁共振成像、电力输送等方面。
在超导材料的研究中，铌酸锶钡超晶格结构是一个备受关注的热点领域。
本文将介绍铌酸锶钡超晶格结构的超导性质研究。
一、铌酸锶钡超晶格结构简介铌酸锶钡超晶格结构是指铌酸钡和锶钡铌酸晶体交替堆砌在一起所形成的晶体结构。
该结构的化学式为（Sr1-xBax）Nb2O6。
目前已经研究出了多种铌酸锶钡超晶格结构的超导材料，其中最为突出的是Ba0.6K0.4Fe2As2铁基超导材料。
二、超导性质研究1. 现有研究成果目前已有大量的研究成果表明，铌酸锶钡超晶格结构的超导性质非常出色。
其中，Ba0.6K0.4Fe2As2铁基超导材料的超导转变温度可达到38K，是目前已知的转变温度最高的超导材料之一。
此外，该材料的磁滞效应较小，磁场对其超导性能的影响也很小。
2. 研究方向目前，铌酸锶钡超晶格结构的超导性质研究方向主要包括以下几个方面：（1）超导机理研究目前，科学家们对铁基超导材料的超导机理还存在很多争议。
因此，研究铌酸锶钡超晶格结构的超导机理成为了一个热点问题。
研究人员通过电子输运、拉曼光谱、中子散射等手段来探索超导机理。
（2）结构优化研究由于铌酸锶钡超晶格结构的超导性质受到晶体结构的影响，因此结构优化研究成为了一个重要的方向。
研究人员通过改变晶体结构、掺入杂质等方法来提高其超导性能。
（3）应用研究超导材料在磁共振成像、电力输送等方面具有广泛的应用价值。
因此，铌酸锶钡超晶格结构的应用研究也成为了一个热点领域。
研究人员通过将铌酸锶钡超晶格结构应用于相关领域，来探索其应用潜力。
三、总结综上所述，铌酸锶钡超晶格结构的超导性质研究是一个备受关注的热点问题。
目前，科学家们在超导机理研究、结构优化研究、应用研究等方向上都取得了许多重要进展。
预计在未来，铌酸锶钡超晶格结构的超导材料在相关领域的应用将会进一步得到拓展和推广。
钛酸锶钡复相陶瓷制备、结构和性能研究的开题报告
铌酸锶钡/钛酸锶钡复相陶瓷制备、结构和性能研究的开题报告题目：铌酸锶钡/钛酸锶钡复相陶瓷制备、结构和性能研究一、研究背景铌酸锶钡（SBN）以其具有良好的电光和压电性能，在光通信、激光器和光学传感等领域被广泛应用。
钛酸锶钡（BST）则因其介电常数随电场变化能力而在电容器、隔振器和相移器等领域有应用。
因此，复合两种材料可以同时利用它们的优点，应用于新型的传感器、调制器、波导器器等领域，开发高效、多功能的光电器件。
二、研究目的本研究旨在制备具有优良光电性能的SBN/BST复相陶瓷，并探究其结构和性能。
具体包括：1.优化化学沉淀法制备SBN/BST复相陶瓷的工艺条件，确定最佳制备方案。
2.利用XRD、SEM、EDS和TEM等手段，分析SBN/BST复相陶瓷的结构和微观形貌。
3.测试SBN/BST复相陶瓷的介电常数、压电性能、电光效应等性能，探究其应用潜力。
三、研究内容1.制备SBN/BST复相陶瓷通过化学沉淀法制备SBN/BST复相陶瓷，以不同比例的SBN和BST 作为起始材料，通过调整反应条件，如反应温度、PH值、沉淀剂浓度等，确定最佳的制备方案。
在成型工艺中采用压模或注塑成型的方式，制备出不同形状和尺寸的样品。
2.分析复相陶瓷的结构和形貌采用XRD对样品进行分析，确定SBN和BST的结构及其复相结构的形成情况。
利用SEM、EDS和TEM等手段，分析样品的微观形貌、成分分布和晶体形态，探究复相结构对材料性能的影响。
3.测试复相陶瓷的性能测试样品的介电常数、压电系数、电光系数等性能，探究SBN/BST复相陶瓷的电光性能、压电性能和介电性能等方面的优势和应用潜力。
同时，对比测试不同比例的SBN/BST复相陶瓷的性能，寻找最优材料组合。
四、研究意义本研究对于理解复相陶瓷多相结构与性能的规律，以及研制高性能、多功能的光电器件具有重要的意义。
同时，这种新型复相材料的应用潜力也具有很大的市场前景和经济价值。
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１ 引 言
铌酸锶钡Ｓ￣ａ＿￣２ ６ Ｏ ５ ≤Ｏ７ ， ｒ １ ｏ０ （ ， ≤ ．５ 简写为Ｓ Ｎ） Ｂ Ｊ ２ Ｂ
是ＳＮ ２ ６ ａ ｂ０ 的固溶 体 ，在组 成范 围内属 于四方 ｒ ｂＯ 和Ｂ Ｎ ２ ６
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戚
冰 等 ：铌 酸锶 钡 陶 瓷材 料 的制 备 及 介 电性 能研 究
铌酸 锶钡 陶瓷材料 的制 备及 介 电性 能研 究
戚 冰 ， 陈 国华
（ 桂林 电子科 技大学 材料科 学与工程 系 ，广 西 桂林 ５ １０ ） ４ ０ ４
摘 要 ： 以 Ｂａ Ｏ ， ｒ Ｏ 和 ＮｂＯ 作 为原料 ，采用 高 Ｃ ３ＳＣ ３ ２５
． 射 线衍射仪 ，Ｃ 靶 Ｋ 辐射 ，衍射角度 １￣７ 萱 Ｉｃ０ 一 ｕ ａ ０． 。，对 ０ ｓ 芒 样品
制得 的陶瓷样 品介 电常数 最 高（ 一 ：１４ ） 里温度 ４ ７，居
（ ）为 ｌ Ｏ 。 瓦 ３℃
关键词 ： 高能球磨 ；铌 酸锶钡 陶瓷 ；Ｘ 射线 衍射 ；扫 描 电镜 ；介 电性能
ｍｍ的坯 片。分别在 １ ５ 、１ ８ 、１０ 和 １５ ℃下保温 ３ ２０ ２ ０ ３０ ３０ ｈ 考察 烧结 温度 对陶 瓷性能 的影 响；选 择在 １０ ℃下分 ３０ 别 保温 １ ，３ 和 １ ｈ ． ５ ，６ ２ ，研 究保温 时间对 陶瓷性 能的影 响 。采用 德 国Ｂ ＵＫ Ｒ公司生产 的Ｄ８Ａ Ａ Ｅ Ｒ Ｅ 一 ＤＶ ＮＣ Ｄ型Ｘ
的粉体 在 ｌＯ ＂ ｌ０Ｃ时合成 Ｓ Ｎ ０ 相 ；随着烧 结温度 的 Ｂ ５单 升 高和保 温时 间的延长 ，Ｂ ０陶瓷的介 电常数先增 大 Ｓ Ｎ５
后减 小，晶粒 大 小呈有 规律 的 变化 。１ ０ ℃下保 温 ３ ｈ ３０
速 ２ ０ｒ ｎ ５ ｍｉ ）制 备 出Ｓ Ｎ粉体 。球磨 后 的混 合物无 需预 ／ Ｂ 烧 和造粒 ，直接在 １０ ａ ０ ＭＰ 下压 成直 径 １ ８ ｍｍ，厚度 １ ． ５
２ 实
验
以Ｂａ ＣＯ３（ ９Ｏ 、 Ｓ ＣＯ３９ ．％） Ｎｂ ０５９ ，％） ９ ．％） Ｒ （ ９Ｏ 和 ２ （９５
粉 末 为 原 料 ，按 ＳｏＢ ｏＮ ２ ６简 写 为 Ｓ Ｎ ０配 方配 ｒ５ ａ． ｂＯ （ ． ５ Ｂ ５）
料 。采用 文献 ［３的 高能球 磨 工艺 （ １］ 室温 ，球磨３ ｈ 转 ０，
艺参数对 Ｓ Ｎ陶 瓷微观结 构及介 电性能 的影响 。 Ｂ
能球磨 工艺制备 Ｓ Ｎ５ Ｂ ０陶瓷粉体 。球磨 后 的粉 体 不经 煅烧 ， 直接 压 片成 型 ， １ ５ ￣１ ５ ℃下保温 １ ～１ ｈ 在 ２０ ３ ０ ． ５ ２ 可制备 出 Ｓ Ｎ５ Ｂ ０陶瓷材料 ，并对此 进行 了 Ｘ 射 线衍射 分析 、扫描 电镜观察 和性 能测试 。结果表 明 ：球磨 ３ ｈ ０
Ｚａ ｛ ／ 。）
图１ Ｓ Ｎ粉末及 热处理后 样 品的Ｘ Ｄ图谱 ： Ｂ Ｒ
Ｆｉ ｇ １ＸＲ Ｄ ａ ｒ ｆｓ ｍ ｐ ｅ ｐ ￣ｅ ｎｓｏ ａ ｌｓ
从 图１ 中可 以看 出 ，球磨３ 后 的样 品，经过８ ０ ０ｈ ０ ℃ 热处理后 主相 为ＳＮ ２ ６ １ｏ ℃ 时形 成Ｓ Ｎ５ 纯相 ， ｒ ｂＯ ，在 ｌ ０ Ｂ ０ 较传 统 固 相法 制 备 单 一 的 主 晶 相 Ｓ Ｎ ０ 低 了 Ｂ ５［ 降 ¨ ｌｏ ０ ℃。 由谢勒 公 式计算 可得 ，未经 球磨 的粉末和 球磨 ３ ｈ 的粉 末粒 径分 别 为５ ．和 １ ． ｍ。高 能球磨 过程 ０后 ６７ ５３ ｎ 有 效的减 小 了粉 末 的粒径 ， 从而 能够提 高后续 反应的活 性，降低 了焙烧温 度 。
图２ 混 合物 球 磨３ ｈ 为 ０ ，直 接压 片在 １ ０ ￣保 温 ３ ３ ０Ｃ ｈ 后 制得 陶瓷 样品 的介 电温 谱 曲线 。由 图２ 可知 ，所 制备
钨青铜 结构，具有优 良的光 电、压 电和铁 电性能ｆ ｌ 一。更 重要 的是随着 Ｓ Ｂ 比例 的变 化 ，Ｓ Ｎ的居里温度 、铁 电 ｒａ ／ Ｂ 性能、介 电性能及其微观 结构呈现规律性的改 ３ 。 ＇ 羽 Ｓ Ｎ晶体具 有优 秀 的单晶特 性 ，致密度 高 ， 已成 功 Ｂ 应用在 光学领域 。虽然Ｓ Ｎ单 晶应 用前景广 阔 ，但其 制 Ｂ 备 工艺复杂 、成本过 高、单 晶形成不 易，大大 限制 了在 其 它领域 中的应 用 。Ｓ Ｎ陶瓷 与Ｓ Ｎ晶体具 有相似 的性 Ｂ Ｂ 能，且 容易制备 ，现 已成为该体系 研究 的重点之一 。传 统 电子陶瓷工艺制备 Ｓ Ｎ陶瓷材料 ，在无压 环境下烧结 Ｂ 时，易 出现 晶粒异 常长大 现象 ，很难烧结致密【。国内外 ５ 】 学者在 制备高致密度Ｓ Ｎ陶 瓷方面作 了大量研 究 ，采用 Ｂ 了诸多新工艺。 例如 ， ｕ【、 ｉ ｎ 【 Ｘ ｌ Ｈ ｒ ｏｏ 】 ａ 等采用溶胶凝胶法 ， Ｌ【 ｕ ’ 等采用水热法 ， ． ａｄ ｔ、 Ｋ． ａ ｏ９ ］ Ａ Ｐ ｎ ａ Ｅ Ｐ ｌ ［￣ 引 ｒ ａ 等采用共沉 淀法 ，合成 了Ｓ Ｎ陶 瓷粉体 ，在烧 结 过程 中有效 的抑制 Ｂ 了晶粒的异常 长大 ，制备 出高致密度 的陶瓷材料 ，其力 学性能 、电学性 能及 微观结 构都较传 统工艺有 了明显 的 改善。但这些方法 的制粉工 艺， 皆采用 软化学法 ，合成
的相结构进行分析 。 采用Ｊ ＬＪＭＴ ５ １Ｌ ＥＯ Ｓ －６ ０Ｖ型电子扫描 电镜 ，分 析陶瓷材料 的微观组织 。采用Ｈ ４ ９ Ａ Ｌ Ｒ网 Ｐ ２２ ．Ｃ 络 分析仪测量 陶瓷材料 的介 电性能和温 谱特 性。 来自３ 结 果 与讨 论
图１ Ｂ 为Ｓ Ｎ粉体在 不同温度 热处理 后的Ｘ Ｄ图谱 。 Ｒ