Ba1-xSrxTiO3基陶瓷的鐵電性能及電卡效應(yīng).pdf

1、利用電卡效應(yīng)進(jìn)行制冷的技術(shù)由于其成本低、能源轉(zhuǎn)換率高以及環(huán)保等優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。Ba1-xSrxTiO3陶瓷具有良好的介電、鐵電、熱釋電等性能，是制備高電卡效應(yīng)的候選材料，同時(shí)還可通過(guò)控制Sr的含量來(lái)調(diào)控其居里溫度至室溫附近，實(shí)現(xiàn)在室溫下制冷。本文系統(tǒng)研究了Ba1-xSrxTiO3基陶瓷的成分、晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)與介電和鐵電性能之間的關(guān)系，探討影響該體系材料的介電擊穿場(chǎng)強(qiáng)和電卡效應(yīng)的因素，尋求提高無(wú)鉛陶瓷在室溫下電卡效應(yīng)的方法。
　　

2、采用放電等離子燒結(jié)法(以下簡(jiǎn)寫(xiě)成SPS)制備出了高致密度、細(xì)晶的Ba1-xSrxTiO3(x=0.30，0.35)陶瓷(以下分別簡(jiǎn)寫(xiě)成BST-30及BST-35)，利用拉曼光譜和透射電子顯微鏡對(duì)SPS和傳統(tǒng)固相燒結(jié)法(以下簡(jiǎn)寫(xiě)成CS)燒結(jié)陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行對(duì)比分析。研究發(fā)現(xiàn)，SPS試樣的晶粒尺寸比CS的小;隨晶粒尺寸的減小，試樣中四方相逐漸減少，介電常數(shù)逐漸減小，而介電彌散逐漸增大。這些現(xiàn)象可歸因于隨四方相的減少，單位體積內(nèi)所含鐵

3、電疇壁量減少。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)陶瓷的晶粒尺寸對(duì)疇結(jié)構(gòu)的影響很大，即SPS試樣中的四方相結(jié)構(gòu)發(fā)育不完全，導(dǎo)致其鐵電疇形成不完全，從而降低其介電常數(shù)。
　　測(cè)量SPS和CS兩種燒結(jié)方法制備的BST-30和BST-35陶瓷在不同溫度下的極化值，發(fā)現(xiàn)不同的燒結(jié)法會(huì)影響陶瓷的鐵電性能，從而影響電卡效應(yīng)。SPS制備的BST-35及BST-30陶瓷，致密度高，晶粒細(xì)，大大提高了其介電擊穿場(chǎng)強(qiáng)，介電擊穿場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)90 kV/cm，比CS樣品高出一倍多。S

4、PS制備的BST-35陶瓷在30℃附近獲得最大的電卡效應(yīng)，即△E=90 kV/cm時(shí)，△T值為2.1℃，是CS試樣的2.5倍左右，最大的△S值為3.28 J/(kg·K);其△T/△E值為0.0233mK·cm/V，比CS試樣提高了12％。
　　SPS制備了單相的Ba1-xSrxTi0.997Mn0.003O3(x=0.30，0.35)陶瓷(以下簡(jiǎn)寫(xiě)成BSTM-30與BSTM-35)，Mn2+的離子半徑比Ti4+的大，置換后晶格發(fā)