無堿玻璃對(Ba,Sr)TiO3儲能陶瓷的制備與性能影響研究.pdf

1、目前儲能電介質(zhì)研究的重點(diǎn)是制備高介電、高擊穿的電介質(zhì)材料以滿足脈沖功率系統(tǒng)的輕便化和小型化的要求。本文以Ba0.3Sr0.7TiO3陶瓷為研究對象，通過添加ZBS玻璃來提高陶瓷的擊穿強(qiáng)度，研究不同種類玻璃對陶瓷耐壓的影響，以獲得最佳玻璃組份，并通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了玻璃與陶瓷的疊層薄膜，以進(jìn)一步提高體系的儲能密度。主要工作如下：
　　 (1)通過對ZBS1玻璃組份調(diào)整成功制備出穩(wěn)定的未析晶的ZBS2玻璃，并采用傳統(tǒng)固相法制備了ZB

2、S2玻璃添加的SrTiO3和Ba0.3Sr0.7TiO3的陶瓷樣品。通過對兩者的介電性能的研究發(fā)現(xiàn)：加入ZBS2玻璃后，ST和BST陶瓷的擊穿強(qiáng)度有很大提高，分別為18.3kV/mm和18.1kV/mm。然而，由于加入介電常數(shù)低的ZBS2玻璃后使得ST陶瓷與BST陶瓷具有更大的介電懸殊，前者由377下降到242，后者由650下降到500，最終結(jié)果是添加ZBS2玻璃的BST陶瓷具有更高的儲能密度。所以，在添加玻璃后，BST相對ST更適合作

3、為儲能介質(zhì)的陶瓷基體。
　　 (2)通過組份調(diào)整，采用固相法成功地制備了性質(zhì)穩(wěn)定的ZBS系列玻璃，并將玻璃加入BST陶瓷。實(shí)驗(yàn)表明：玻璃的添加在很大程度上提高了陶瓷的擊穿強(qiáng)度，但是，ZBS3玻璃相對其他玻璃提高的幅度最大，且在添加量為6％時(shí)，具有最高擊穿強(qiáng)度，26.7kV/mm。而且添加ZBS3玻璃的介電常數(shù)下降最小，加入2wt％的ZBS3后下降為631，加入8wt％后僅下降到393；介電損耗基本沒有太大變化。計(jì)算得到添加ZBS

4、3玻璃的BST陶瓷樣品獲得的最大儲能密度為1.5J/cm3。
　　 (3)采用溶膠-凝膠法制備玻璃與陶瓷的疊層薄膜，制備工藝為：兩級勻膠時(shí)間和轉(zhuǎn)速分別在10s和600rpm以及30s和3000rpm；通過差熱測試確定了烤膠溫度分別在200℃及400℃兩個(gè)溫度段，退火溫度在600℃，升溫速率均為1℃/min。采用XRD、SEM、AFM等手段進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)在此條件下制備的薄膜具有平整均勻、致密的微觀結(jié)構(gòu)，且陶瓷析晶良好，玻璃保持非晶