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Reo.02Sro.98Tio.995O3(Re=La,Sm,Er)陶瓷的结构与介电性能
  • ISSN号:0454-5648
  • 期刊名称:《硅酸盐学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB34[一般工业技术—材料科学与工程] TM281[电气工程—电工理论与新技术;一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院, [2]江西省先进陶瓷材料重点实验室,江西景德镇333403
  • 相关基金:国家自然科学基金(51102121,51262011)江西省自然科学基金(20114BAB216020)及景德镇陶瓷学院博士科研启动项目(006000345).
中文摘要:

采用固相法,通过预先引入Ti离子空位进行电荷补偿,成功制各了不同种类3价稀土离子掺杂钛酸锶陶瓷Re0.02Sro.98Ti0.99503(Re-sT,Re=La,Sm,Er)。X射线衍射仪分析表明Re-sT陶瓷具有和纯钛酸锶(SrTi03,ST)类似的单一立方钙钛矿结构,从实验上证实了预设占位离子空位进行电荷补偿的可行性。扫描电子显微镜分析发现稀土离子掺杂有效地抑制了晶粒的生长。采用HP4294、HP4284精密阻抗分析仪、JJC9906-A介电强度测试仪以及FMRL偏压测试系统对Re-sT陶瓷的介电性能进行了测试,研究了不同种类稀土离子掺杂对Re-sT陶瓷介电性能的影响。结果表明:Re-sT陶瓷的室温相对介电常数(εr=2520~3800,1la-iz)比sT陶瓷的(εr=300,IkHz)增加了近10倍以上,而介电损耗仍保持在O.05(1kHz)以下;在-50~180℃,Re—sT陶瓷的介电常数具有较好的稳定性;Re-sT陶瓷的介电强度凰均在13kV/mm以上;在O~1.6kV/mm的偏压测试条件下,Re-sT陶瓷的相对介电常数变化在±lO%以内。基于Re-ST陶瓷具有高的卧相对较高的玩以及较好的温度特性与偏压特性,其在中高压固态高密度储能介质材料应用领域有着较大的发展前景。

英文摘要:

By introducing Ti vacancies in advance for charge compensation, trivalent rare earth doped strontium titanate ceramics with the formula Re0.02Sr0.98Tio.99503 (Re-ST, Re = La, Sin, Er) were prepared via a solid reaction route. The analysis by X-ray diffraction shows that Re-ST ceramics have a cubic perovskite structure as pure ST. It is experimentally demonstrated that the introduction of B-site vacancies in advance for charge compensation is available, and the rare earth doping effectively inhibites the grain growth. The dielectric properties of Re-ST ceramics were measured by RP4294/I-IP4284 precision impedance analyzer, JJC9906-A breakdown strength testing instrument and FMRL bias voltage testing system as well. The effect of rare earth doping on the dielectric properties of Re-ST ceramics was investigated. The results show that the room temperature-dependent dielectric constant of Re-ST ceramics (εr= 2 520-3 800, 1 kHz) increases more than 10 times greater than that of pure ST ceramic (εr= 300, 1 kI-Iz), while the dielectric loss of Re-ST ceramics still remains lower than 0.05 (1 kHz). The er of Re-ST ceramics shows a better stability from -50 to 180 ℃. The breakdown strength of Re-ST ceramics is higher than 13 kV/mm. Under 0-1.6 kV/mm bias voltage testing conditions, the er of Re-ST ceramics changes within ±10%. Based on the higher relative dielectric constant, higher breakdown strength, temperature and bias voltage characteristics, Re-ST ceramics have promising prospects in the applications of medium/high-voltage solid state dielectric materials with high energy storage densities.

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期刊信息
  • 《硅酸盐学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国硅酸盐学会
  • 主编:南策文
  • 地址:北京海淀区三里河路11号
  • 邮编:100831
  • 邮箱:jccsoc@sina.com
  • 电话:010-57811253 57811254
  • 国际标准刊号:ISSN:0454-5648
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2310/TQ
  • 邮发代号:2-695
  • 获奖情况:
  • EI Compendex、CA、SA、PI收录期刊,全国核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27713