铜钛氧化物的烧结特性及介电性能研究

摘要

该论文主要采用固体粉末高温烧结法研究了CaCu<,3>Ti,,4>O<,12>陶瓷(CCTO)合成与烧结的过程以及烧结对介电性能的影响;还研究了Na<'+>、La<'3+>、K<'+>、Co<'3+>、Nb<'5+>、Sr<'2+>和Cu<'2+>离子掺杂对材料介电性能的影响.合成时间和合成温度都对反应进程有影响,但合成温度起着决定性的作用.在两次合成中间加入球磨也会促进反应进行.所以在该次实验中采用在800℃与1000℃两次合成中间加一次球磨的方法合成CCTO.烧结温度过高或过低会使材料中存在气孔,导致介电性能下降.在CaCu<,3 (1+x)>Ti<,4>O<,12>陶瓷材料中,1080℃烧结的试样性能最好.损耗基本上随着Cu过量浓度的增加而下降,当Cu过量浓度达到0.08mol时损耗最低为5-6％(1kHz).在A<,x>Ca<,(1-x)>Cu<,3>TiO<,12>(A=Na<'+>、K<'+>)陶瓷材料中,A<'+>离子的添加使CCTO材料的烧结温度提高了,其介电常数也有所提高,材料的损耗减小,同时使得电容变化率增大,在规定温度范围内介电性能变差.在La<,x>Ca<,(1-x)>Cu<,3>Ti<,4>O<,12>陶瓷材料中,La<'3+>离子取代会使材料损耗增加,而材料的介电常数和损耗随温度变化有减缓的趋势.在CaCu<,3>Ti<,4(1-x)>Co<,4x>O<,12>陶瓷材料中,掺杂后的损耗比掺杂前高很多,虽然介电系数很高但是这可能是损耗引起的.所以Co掺杂后的CCTO的介电性能不好.在CaCu<,3>Ti<,4(1-x)>Nb<,4x>O<,12>陶瓷材料中,随着烧结温度的升高材料的介电常数和损耗都急剧下降,介电系数可达3-4千但损耗仍高达10％左右.在Na<,x>Ca<,(1-x)>Cu<,3.08>Ti<,4>O<,12>陶瓷材料中,随着烧结温度的升高材料的介电系数下降损耗上升介电性能变坏,随着掺杂浓度的增加介电系数和损耗下降介电系数为2万左右损耗为5-6％,这样的性能相对Na<'+>离子单独掺杂来说较好.另外,该文还采用神经网络对实验数据分析,拟和出介电常数和损耗随掺杂浓度变化的曲线.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1高介电晶体的介质极化与弥散

1.2钙钛矿的结构敏感性

1.3 CaCu3 Ti4012晶体中的高介电常数

第二章合成工艺

2.1陶瓷工艺综述

2.2 CaCu3Ti4012实验工艺流程及样品测试

第三章CaCu3Ti4012的合成与烧结

3.1合成CaCu3Ti4012的反应进程

3.2烧结温度对CaCu3Ti4012性能的影响

第四章CaCu3Ti4O12掺杂改性研究

4.1 Cu2+过量对材料性能的影响

4.2 A位离子取代对材料介电性能的影响

4.3 B位离子取代对材料介电性能的影响

4.4 A、B位离子复合掺杂对材料介电性能的影响

第五章用神经网络模拟材料的介电性能

5.1人工神经元网络的基本概念和特征

5.2神经网络的模型

5.3神经网络的初始化训练与仿真

第六章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢