一、反铁电材料水声换能器的探索（论文文献综述）
张苗苗[1]（2021）在《铅基铁电薄膜的电卡及储能效应研究》文中认为铁电/反铁电薄膜在芯片级电卡制冷领域具有潜在的应用前景,对于解决集成电路中微电子器件的散热问题具有重要的科学意义。此外,由于其具有高的功率密度、快的放电速率、稳定的储能特性、长的循环寿命及绿色环保等特点,还可广泛应用于先进电磁脉冲武器、高功率雷达、关键医疗器件、新能源汽车等领域。本论文利用溶胶凝胶法在Nb掺杂SrTiO3（STO）单晶衬底上制备了 BiFeO3和La共掺杂的Pb(Zr0.70Ti0.30)O3外延级铁电薄膜,系统研究了取向对其电卡制冷与储能效应的影响;在LaNiO3和Pt（111）/TiOx/SiO2/Si（100）复合衬底上制备了 Nb 掺杂的 Pb(Zr0.65Sn0.3Ti0.05)O3弛豫反铁电薄膜,系统分析了频率对其电卡制冷与储能效应的影响。研究结果表明:（1）利用sol-gel技术成功的在Nb掺杂的SrTiO3（STO）单晶衬底上制备出了高质量的BiFeO3和La共掺杂的PZT外延级铁电薄膜。通过衬底的取向调控,结合电场、应力场、温度场等的耦合发现沉积在（100）、（110）以及（111）取向衬底上的外延级薄膜中均获得了两个电卡制冷温度变化峰,一个位于室温附近,另一个位于其介电峰值温度附近。对于（111）取向的薄膜在室温附近的电卡效应比（100）以及（110）取向的薄膜要大,在1956 kV/cm的电场下其电卡制冷温度变化（ΔT）约20.6 K;相比之下,（100）和（110）取向的薄膜在介电峰值温度（Tm～375 K）附近则展现出更大的电卡制冷温度变化,在1852 kV/cm的电场下,（100）取向薄膜的ΔT约18.8 K,在1230 kV/cm的电场下,（110）取向薄膜的ΔT约20.8 K。当外加电场的方向由正变为负,（100）取向薄膜在Tm温度附近的ΔT将被显着提升至38.1 K。这一实验现象可归结于薄膜制备过程中因衬底与薄膜之间晶格失配产生的面外拉伸应变而导致的自我诱导极化作用。此外,三个取向薄膜均获得了较高的储能密度、较好的储能效率以及较高的温度稳定性。在约2200 kV/cm的电场下,其储能密度分别为 34.6 J/cm（100）、33.0 J/cm（110）和 28.6 J/cm（111）,其储能效率分别为 85%（100）、76%（110）和 66%（111）。对于薄膜的电卡制冷与储能效应,除了取向对其有重要影响之外,应用频率对薄膜性能的影响也不容忽视,因此:（2）利用宏观唯象统计模型得到了不同频率下偶极子对薄膜的介电响应的贡献,进而发现了频率变化对薄膜的电卡制冷效应有较大影响。在室温附近（～293 K）和10 kHz下,PZST反铁电薄膜获得了较大的正电卡效应,其ΔT和ΔS分别为13.3 K和-13.6 J/K·kg;在其介电峰值温度附近（～425 K）和100 Hz下,获得了一个较大的负电卡效应,其ΔT和ΔS分别为-5.8 K和4.5 J/K·kg。其正和负电卡效应温度变化绝对值对所施加的频率较为敏感,当频率增加时,其正电卡效应倾向于增加,而负电卡效应则倾向于降低。该现象主要归结于在[111]方向电场诱导作用下薄膜中的四方相向三方相的相转变以及缺陷偶极子的耦合作用。10 kHz下,其电卡制冷效率（COP）和电卡制冷强度（ΔT/ΔE）分别为～3.37和0.01 K·cm/kV。此外,在电场约为2159 kV/cm时,在100 Hz、1 kHz和10 kHz三个频率下,其储能密度分别为～15.7 J/cm3、～16.3 J/cm3和～17.0 J/cm3,储能效率分别为42%、48%和50%。
石晓宇[2]（2020）在《A位非化学计量比对钛酸铋钠基铁电薄膜的结构和电学性能的影响》文中进行了进一步梳理近年来,随着化石燃料等不可再生资源的不断消耗,能源危机日渐突出,其中电介质材料因其快速的充放电过程和较高的功率密度等优点获得研究人员的广泛研究。常见的电介质材料主要有:铁电材料、反铁电材料、弛豫铁电体和线性电介质材料四种。铁电材料凭借其自身优势获得大量研究,其中钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Ti O3,BNT)基铁电薄膜材料研究较多。主要原因是BNT室温下良好的铁电性能,剩余极化强度高（76μC/cm2）、较高的居里温度（320°C）等。但BNT在高温退火过程中A位的铋、钠元素极易挥发,导致薄膜漏电流大,影响薄膜微观结构和储能密度。本文研究A位非化学计量比的变化对BNT基铁电薄膜中的微观结构和电学性能的影响机制。采用化学溶液沉积法（CSD）,在Pt/Ti/Si O2/Si基底上,分别制备Bi0.5（1+x）Na0.5（1+y）T（x,y=0,±5%,+10%）和BNT（1-x）Mnx（x=0,1%,2%,3%）薄膜。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等手段进行微观结构表征,利用铁电分析仪、半导体特性分析仪等进行铁电性能的测试,通过储能密度计算、脉冲测试系统等进行储能密度以及响应速度的测试等。主要研究内容包括以下两方面:第一:用CSD方法制备了九种不同铋钠含量的Bi0.5（1+x）Na0.5（1+y）（x,y=0,±5%,+10%）BNT薄膜,对其性能进行探究,结果表明:当Na添加不足时,BNT薄膜中会形成可见的杂质相（焦绿石相）;而Bi不足的时候,不会产生明显的第二相,说明Na的量对BNT薄膜的影响大于Bi元素的影响;对于纯的BNT薄膜在Bi过量10%,Na过量5%时,BNT薄膜拥有最小的漏电流密度,最高的储能密度（13.05 J/cm3）,最大的储能效率（52%）。第二:在上述研究基础上,对BNT铁电薄膜进行B位的Mn掺杂。用CSD方法制备了四种不同锰含量的BNT（1-x）Mnx（x=0,1%,2%,3%）铁电薄膜,通过探究得出以下结论:在B位进行Mn掺杂可以有效的抑制氧空位的产生,减小薄膜的漏电流,增大薄膜的击穿场强（Breakdown Strength,BDS）。当锰的掺杂量为0.02 mol时,漏电最小(10-11A/cm2),BDS最大,为2453.3 k V/cm;通过对四种组分的薄膜进行储能密度的计算,在锰掺杂为0.02 mol时,储能密度最高,为30.75 J/cm3,储能效率为57%。
王磊[3]（2020）在《BiFeO3-BaTiO3基无铅压电陶瓷电导与应变性能研究》文中研究说明压电陶瓷具有优异的机电耦合性能,能够实现机械能和电能的相互转换,因而作为众多传感器、驱动器和换能器的核心元件,被广泛应用于航空航天、能源勘探、汽车、医疗和消费电子等领域。压电陶瓷的电致应变性能对于压电驱动器至关重要。锆钛酸铅（PZT）体系压电陶瓷的电致应变值大、应变温度稳定性好,占据了当前90%以上的压电材料份额。但是,PZT基压电陶瓷中含有有毒元素铅,随着现代社会对环境保护和人体健康越来越重视,无铅压电陶瓷逐渐成为压电领域的研究热点。近年来受到广泛关注的无铅压电陶瓷体系主要包括钛酸钡（BaTiO3）基、钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基、铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3)基和铁酸铋（BiFeO3）基陶瓷等。然而大多数无铅压电陶瓷都存在居里温度较低、退极化温度低的问题,不利于其压电及应变性能的温度稳定性。BiFeO3与BaTiO3固溶形成BiFeO3-BaTiO3陶瓷兼具有高的居里温度和较优的应变性能,是一类非常有前景的无铅压电陶瓷体系。然而报道指出,纯组分BiFeO3-BaTiO3陶瓷的室温电阻率只有～107Ωcm,与传统PZT基陶瓷相比要低4至7个数量级,不利于该体系陶瓷的实际应用。由于目前BiFeO3-BaTiO3陶瓷的电导机制尚不明确,阻碍了该体系电导性能的针对性调控。此外,BiFeO3-BaTiO3陶瓷还存在电致应变值不足、应变温度稳定性差等问题。BiFeO3-BaTiO3陶瓷的单极电致应变值约为0.18%（@6k V/mm）,与PZT基陶瓷相比仍较低,且部分BiFeO3-BaTiO3陶瓷在室温至150℃范围内应变变化率甚至达到100%以上,温度稳定性差。针对BiFeO3-BaTiO3陶瓷电导机制不明确、应变值不足、应变温度稳定性差等问题,本论文开展了以下研究内容:（1）设计制备了一系列不同BaTiO3含量的BiFeO3-BaTiO3陶瓷,系列组分陶瓷居里温度均在430℃以上,其中最高居里温度可达640℃,最高压电系数可达130p C/N,压电性能优异。（2）利用变气氛阻抗测试和高温塞贝克系数测试分析,揭示了BiFeO3-BaTiO3陶瓷为混合电子-离子电导机制,其主要载流子为p型空穴。利用氮气气氛退火,抑制空穴电导,将陶瓷电导率降低近1个数量级。（3）利用施主W掺杂和淬冷处理相结合,本研究获得了兼具低电导和大应变性能的BiFeO3-BaTiO3基压电陶瓷。与未处理的陶瓷相比,施主W掺杂结合淬冷处理,使陶瓷电导降低近2个数量级,同时应变提升40%,在6k V/mm电场下单极应变最高达0.25%。相结构和性能研究表明,铁电性能的提升可能与淬冷后陶瓷内部极性铁电相含量的增加有关。（4）在此基础之上,本研究通过固溶n型电导机制的弛豫铁电体,降低了纯BiFeO3-BaTiO3陶瓷中的空穴载流子含量。与此同时,利用固溶组元的弛豫特性,促进陶瓷向弛豫铁电转变,降低其高温强铁电性,获得了低电导和高应变温度稳定性的BiFeO3-BaTiO3基陶瓷。该陶瓷电导降低近2个数量级,400℃时的电阻率最高达8.9×104 kΩcm。改性的BiFeO3-BaTiO3陶瓷在室温至175℃范围内应变变化率降低至13%,与现有无铅压电陶瓷相比温度稳定性优异。（5）为提高BiFeO3-BaTiO3陶瓷的应变值,本研究通过固溶稀土La取代的第三组元Sr0.8La0.1□0.1TiO2.95,在BiFeO3-BaTiO3基陶瓷中获得了最高0.45%（@10k V/mm）的大应变值。该体系陶瓷最高等效压电系数达600pm/V,系列组分陶瓷介电峰值温度（Tm）均在300℃以上,综合性能优异。偏移的双极应变曲线与拉曼振动峰的异常位移表明,该大应变可能源于体系固溶产生的偏置应变场。本论文通过对BiFeO3-BaTiO3基压电陶瓷的电导和应变行为研究,揭示了该体系陶瓷的电导机制,并提供了几种降低体系电导、改善应变性能的方法,为低电导、大应变和高温度稳定的BiFeO3-BaTiO3基无铅压电陶瓷制备奠定了基础。
张颖[4]（2019）在《金属基底PbZrO3基反铁电厚膜制备及其储能行为研究》文中研究表明在介电材料中,反铁电（AFE）材料表现出高饱和极化和低剩余极化强度的特点,有利于获得较高的储能密度。此外,反铁电材料还具有高击穿强度和充放电速度快等优点,有望在高功率密度电容器中得到应用。本论文采用溶胶-凝胶法在金属基底上制备PbZrO3基反铁电厚膜材料,主要研究其相结构、表面形貌、反铁电性、介电性能、导电机制及储能性能。并且为了进一步提升厚膜的实际应用能力,制备了柔性厚膜及多层电容器并研究其储能及介电性能。采用溶胶-凝胶法在金属镍片上成功制备AFE Pb0.94La0.04Zr0.97Ti0.03O3厚膜。厚膜具有纯的钙钛矿结构。并且表面平滑,结构致密。厚膜具有优异的介电性能,在100kHz和室温条件下,其介电常数为433,这比传统硅基板上的介电常数大28%。在1400kV/cm的场强下,通过电滞回线计算得到厚膜的储能密度和储能效率分别为18.4J/cm3和54%;而在电阻-电感-电容（RLC）回路中,其最大放电储能密度为12.4 J/cm3,仅在84 ns的时间内释放其90%的能量,显示出超快的放电特性。为了满足现代柔性电子器件发展的需求,采用溶胶-凝胶法在柔性镍箔基底上制备了AFE Pb0.94La0.04Zr0.97Ti0.03O3厚膜,并通过RLC回路表征厚膜的放电储能特性。在1400 kV/cm的场强下,厚膜的放电储能密度达到15.8 J/cm3,并且在约250 ns的短时间内释放其90%的能量。通过研究发现,厚膜的放电储能性能密度和放电时间可以通过厚膜的曲率半径来调节,这为调节介电材料的电学性能提供了简单可行的方法。此外,柔性AFE厚膜在曲率半径低至2.5毫米的条件下弯曲循环1500次后表现出良好的机械稳定性能。为了进一步提高反铁电厚膜的实际应用性,本文结合上述工作的研究结果,采用并联单层厚膜的方法制备大电极AFE多层电容器并研究其电容及放电储能特性。研究结果表明,在30 V的外加电压下,多层电容器的电容达到3010 nF。其击穿强度可达734 kV/cm,最大的放电电流可达0.16 A。并且可以通过改变多层电容器的介电层数和电极面积调控其电学性能。
李扬扬[5]（2019）在《流延法制备铅基反铁电陶瓷及其储能行为研究》文中研究表明PbZrO3（PZ）是一种铅基反铁电材料,因其具有高介电常数、电致相转变、相变后的高极化值和高居里温度而得到广泛的关注和研究。再加上可调的钙钛矿相结构和介电可调性,PZ基反铁电材料得到广泛的关注,并因为其优异的储能性能而被广泛开发和应用于储能电容器件中。本文采用流延法来制备PZ和PZ基反铁电陶瓷,研究了PZ陶瓷的介电性能和储能行为,不同掺杂离子及不同掺杂含量对PZ基反铁电陶瓷储能性的影响,旨在制备得到具有高储能性的高品质介电陶瓷材料。同时也全面研究了不同掺杂离子和不同掺杂离子含量对PZ基反铁电陶瓷的相结构、微观形貌、介电性能和耐击穿性的影响。首先研究了PbZrO3,通过流延法制备得到高品质陶瓷。研究发现,PZ陶瓷的正、反向相转变场强EAFE-FE和EFE-AFE分别为225 kV/cm和165 kV/cm,击穿强度为272kV/cm。介电常数为210,介电损耗小于0.1。结果,通过电滞回线计算,在该陶瓷中得到的最高储能密度值为6.7 J/cm3,对应储能效率为71.7%。通过脉冲放电直接测试计算,该陶瓷的最高储能密度值为4.45 J/cm3,释放90%总储能密度的时间t90为216 ns。然后研究了(Pb1-xLax)(Zr0.98Ti0.02)O3（x=0.02,0.04,0.06）,通过流延法制备得到高品质陶瓷。通过调节组分中La3+的离子掺杂量来提高陶瓷正交反铁电相的稳定性,从而,在稳定饱和极化值的同时提升陶瓷的正、反向相转变场强和降低他们之间的差值。同时,适量的La3+掺杂会提升陶瓷的击穿场强值。研究发现,当La3+掺杂量为0.04 mol%时,陶瓷的正、反向相转变场强EAFE-FE和EFE-AFE分别为300 kV/cm和260kV/cm,击穿强度为345 kV/cm。并且此陶瓷的介电常数为700,介电损耗小于0.03。结果,通过电滞回线计算,在该陶瓷中得到的最高储能密度为9.84 J/cm3,储能效率高达82.2%。通过脉冲放电直接测试计算,在310 kV/cm场强下,该陶瓷得到的最高储能密度值为5.28 J/cm3,释放90%总储能密度的时间t90为125 ns。最后研究了(Pb0.96La0.04)(Zr1-yTiy)O3（y=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）,通过流延法制备得到高品质陶瓷。通过调控组分中Ti4+的离子掺杂量来提高陶瓷正交反铁电相的稳定性,从而,在稳定饱和极化值的前提下,提升陶瓷的正、反向相转变场强。同时,适量的Ti4+掺杂会提升陶瓷的击穿场强值。研究发现在Ti4+掺杂量为0.01 mol%时,陶瓷的击穿强度为413 kV/cm,较Ti4+为0.02 mol%的陶瓷,其击穿强度提升了19.7%。在场强为395 kV/cm时,陶瓷的正、反向相转变场强EAFE-FE和EFE-AFE分别为300 kV/cm和260 kV/cm。结果,通过电滞回线计算,在395 kV/cm场强下,此陶瓷的最高储能密度值高达11.38 J/cm3,储能效率为79.2%。通过脉冲放电直接测试计算,在350 kV/cm场强下,该陶瓷的储能密度值为6.19 J/cm3,释放90%总储能密度的时间为70 ns。
陈彩云[6]（2018）在《硬性PZT基压电陶瓷电致疲劳特性及其机理研究》文中研究表明压电陶瓷能够快速将机械能转换成电能,反之亦然。优异的机电耦合性能以及快速响应特性使得压电陶瓷广泛用于各种电子器件,如压电传感器、压电换能器、压电驱动器等。压电陶瓷元件在实际应用中,不仅会受到强电场的激励,而且还常受到力、热等复杂外场环境的影响,导致电学性能衰退,甚至是失效、断裂、击穿。目前的研究多集中在软性PZT基压电陶瓷的电致疲劳特性及电场-温场、电场-力场下的性能演变,对硬性PZT基压电陶瓷的电致疲劳特性,尤其是电场-力场耦合加载下的性能演变研究较少。硬性PZT基压电陶瓷具有机电耦合系数高、机械品质因数高、损耗低等特点,尤其适用制作压电马达、发射型压电换能器、压电变压器等大功率器件。本文以具有内偏场特性的Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷为主要研究对象,从压电陶瓷实际应用的角度出发,围绕压电陶瓷电致循环稳定性以及力、热场下的电学性能演变规律开展了系统的研究。首先,重点分析了Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷电学性能随时间变化的老化特性。发现随时间延长,Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的介电常数、压电系数d33以及机电耦合系数kp均显着降低。对比分析了极化Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷老化前后的电滞回线P-E和应变曲线S-E。发现老化后样品的电滞回线P-E存在显着内偏场Ebias,应变曲线S-E呈现显着非对称性。采用XPS、EPR等测试手段研究了Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的Mn离子价态以及缺陷结构。基于点缺陷对称一致性原理,分析了缺陷偶极子和自发极化相互作用对Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷老化特性的影响。其次,研究了疲劳电场加载频率、电场强度、电场加载方式（单极、双极、倍半极）、温度对Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷循环稳定性的影响。发现,氧空位、缺陷偶极子的引入,使其循环电场加载下的性能演变更加复杂。一方面,电场循环加载过程中―软化‖效应的存在使得电学性能得到一定程度的提高;另一方面,电场循环加载过程中的―疲劳‖效应会使电学性能逐渐衰退,即Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的剩余极化强度Pr呈现出先增加后降低的趋势,内偏场Ebias先降低后增加。―软化‖和―疲劳‖效应之间的相互竞争机制又受到疲劳电场加载频率、电场强度、电场加载方式以及温度的影响。本文还采用SEM、TEM测试手段对疲劳前后Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的铁电畴形貌进行了观测。发现,疲劳后样品的铁电畴形貌较未疲劳样品复杂化。除了带状铁电畴构型外,样品内部又出现了大量的鱼骨状和之字形构型的铁电畴形貌,这可能由于复杂构型的铁电畴有利于缓解循环电场加载过程中出现的内应力。此外,疲劳后样品的畴壁尺寸降低,畴壁密度增加,且样品内部还形成了尺寸更小的纳米铁电畴结构。高分辨HRTEM图像表明样品局部区域发生了晶格畸变,这可能源于样品中存在的氧空位等缺陷聚集。晶格畸变对铁电畴的成核具有抑制作用,阻碍铁电畴随外场的响应。极化老化Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的应变曲线具有非对称性,零场下存在两个稳定的应变状态,具有应变记忆效应。通过倍半极加载调控铁电畴和缺陷偶极子状态,进一步提高了应变记忆效应值及其循环稳定性。负向电场E-在负向矫顽场Ec-附近时,应变记忆效应达到最高值,为0.32%,是相同电场范围内单极应变的2倍以上。电场循环至104时,倍半极模式下（E-=2.2kV/mm）,应变记忆效应的变化率小于5%,而双极模式下,应变记忆效应则降低了40%。再次,本文还研究了单轴压、等静压下Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的性能演变,这对在力场环境下服役的压电陶瓷及器件尤为重要。研究发现,压力可以改变缺陷偶极子和铁电畴的状态。随着压力增加,Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的铁电性能显着降低。然而,压力卸载后,介电和铁电性能反而增加,内偏场Ebias减小,这说明压力加载弱化了缺陷偶极子对铁电畴的钉扎作用,使样品发生了去老化效应。此外,双极疲劳实验结果表明,施加一定的单轴压力有利于提高Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的抗疲劳性。最后,基于对电致疲劳机制的认识,发现放电等离子烧结（SPS）可以显着改善PMN-PZT压电陶瓷的抗疲劳性。在106循环次数内,SPS烧结样品的2Pr不仅没有降低反而略有增加,相反,仅循环至4×105时,普通烧结样品（CS）的2Pr已经降低了80%。CS烧结样品严重的电致疲劳衰退现象可归因于循环电场引起的微裂纹扩展、场致相变以及强畴壁钉扎效应。
苏日古[7]（2018）在《等静压下PbZrO3基铁电陶瓷材料退极化行为的研究》文中研究表明铁电体高功率脉冲电源在国防、航空航天等高新技术领域具有重要应用。主要工作原理是处于铁电-反铁电相界附近的材料在电场作用下极化为铁电材料,并在电极表面感应出相应密度的束缚电荷,然后在冲击波作用下发生相变退极化效应瞬间释放高功率脉冲。Pb(Zr0.95Ti0.05)O3（PZT95/5）铁电陶瓷由于其高的剩余极化强度、丰富的相结构和应力诱导相变退极化,是目前铁电脉冲电源应用的主流材料。PZT95/5铁电陶瓷在实际应用中面临的最大技术挑战是45℃附近有一高低温铁电相变(FRLT-FRHT),该相变过程造成剩余极化强度（Pr）降低10%左右;由铁电材料的储能密度公式u=Pr2ε/2rε0可知,剩余极化强度的减少大大降低了材料的储能密度。由于铁电体脉冲电源的服役温度为-55℃到125℃之间,PZT95/5铁电陶瓷的高低温铁电相变过程大大影响材料性能的稳定性。能否从钙钛矿铁电陶瓷晶体结构出发,通过FR（LT）-FR（HT）相界设计和调控,消除FR（LT）-FR（HT）相界或改变相级数。此外,铁电体脉冲电源受冲击波和等静压作用下组分、微孔以及外接负载等的影响一直是人们关注并研究的重点,但等静压作用下晶粒尺寸的影响还没得到系统的研究。为获得不存在FR（LT）-FR（HT）相变,并且处于铁电-反铁电相界的材料,通过查阅相关资料我们设计并制备了由正交反铁电材料锆酸铅（Pb ZrO3,PZ）和六方微波介质材料铌镁酸钡(Ba(Mg1/3Nb2/3)O3,BMN)的（1-x）PZ-xBMN铁电陶瓷材料,其中x=0.02,0.03,0.04和0.05。显微结构分析和电滞回线的测试结果表明随着x的增加材料由反铁电相变为铁电相,再转变为驰豫铁电相。尤其,当x=0.03时0.97PZ-0.03BMN陶瓷材料处于铁电-反铁电相界附近,在4.5kV/mm电场下Pr=32.4μC/cm2;等静压下的原位退极化实验结果发现0.97PZ-0.03BMN铁电陶瓷在较低的等静压200MPa时开始退极化,并且230MPa时完成退极化过程,此时的退极化率可达到90%。等静压和强电场下出现的双电滞回线测试结果表明,此退极化过程与PZT95/5铁电陶瓷类似,发生了铁电-反铁电（FE-AFE）相变。当温度从室温升至居里温度195℃时,介电常数的倒数随温度线性变化,即在此温度范围内没有发生其它相变。变温电滞回线的测试结果表明,在较宽的温度范围内其Pr几乎没有变化;0.97PZ-0.03BMN陶瓷材料Pr的温度稳定性远优于PZT95/5陶瓷材料。由于此组分陶瓷材料不仅在应力作用下诱导发生FE-AFE相变退极化,而且在宽温度范围内具有较强的温度稳定性,可代替PZT95/5陶瓷材料成为新一代铁电体高功率脉冲电源元件,应用于较高温度的环境。不同晶粒尺寸的PZT95/5陶瓷材料在等静压作用下退极化行为的研究表明,初始相变压随晶粒尺寸的增加先增大后减少,当晶粒尺寸为7.91μm时为最大值,并且此时的退极化率和等静压退极化系数也为最大值。
窦梦显[8]（2018）在《铌酸钠基无铅反铁电陶瓷的组成调制及其性能研究》文中研究指明反铁电陶瓷材料具有较大的应变特性使其在位移驱动器、传感器等方面有着广泛的应用。NaNbO3（NN）作为一种重要的反铁电材料,其应变特性也逐渐成为研究热点。然而,目前对于NN基反铁电陶瓷应变特性的研究还存在许多问题,如已有的研究主要针对纯NN相变,对于以NN为基的反铁电陶瓷材料及其应变特性的研究相对较少,获得的应变值都较小并且NN基反铁电材料的应变机理还不够明确。本文以NN为基体,通过合理的组成设计,系统地研究了组成-结构-机电性能之间的关系。同时,利用多种分析测试方法对NN体系应变演变行为及应变增强机制做出进一步研究。本论文的主要研究工作如下:（1）以NN为基体,用BZ取代NN。结果表明BZ取代NN稳定了NN的铁电性,其室温相结构随BZ含量的增加由反铁电正交相转变为铁电正交相,然后转变为铁电三方相。尽管不同BZ含量的组成初始相结构不同,在这些组成中均发现了电场诱导的不可逆相变。尤其是0.02≤x≤0.05范围内,在较高电场作用下发生了不可逆的反铁电正交相-铁电单斜相转变,并伴随着0.43%0.58%的大应变。相对而言,这比在铁电正交相区（0.06≤x≤0.07）和三方相区（0.08≤x≤0.11）发生不可逆铁电-铁电单斜相变引起的应变大的多。同步辐射X射线衍射和原位纵向和横向应变的测试结果表明,电场诱导的不可逆相变不仅包含明显的体积膨胀,而且还包含沿电场方向明显的晶格伸长。相比之下,在铁电正交和三方相区,体积膨胀对应变的贡献似乎可以忽略不计。本研究结果表明在该NN-BZ体系中大极化应变的来源主要是电场诱发的不可逆相变。（2）以NN-BZ二元体系为基体,采用适量的CaZrO3（CZ）取代NN,构建新的NN-BZ-CZ三元体系。结果表明,随着CZ含量的增加,基体中的铁电正交相逐渐向反铁电正交相转变。与NN-BZ体系类似,在0≤x（27）0.01时,电场作用下反铁电正交相和铁电正交相均不可逆的转变为铁电相。重要的是,在高CZ含量时（x≥0.01）会发生反铁电相-铁电相可逆相变并且在x=0.03时获得0.35%的可逆应变。应变测试结果表明,体积应变在0≤x（27）0.01几乎不变,在x≥0.01随CZ含量的增多逐渐增大。同步辐射X射线衍射结果表明,在0≤x（27）0.01时组成范围内,不管是铁电正交相还是反铁电正交相,在电场作用下均不可逆的转变为铁电单斜相;而在x≥0.01是,在第一电场周期中发生了反铁电正交-铁电单斜相变,而在电场去除后,发生了铁电单斜相-反铁电单斜相转变。此外,伴随相变的发生,不论在铁电还是反铁电相区均发生电畴沿电场方向不可逆的择优取向。该研究结果表明,该体系大的可逆应变与相变及反铁电畴的可逆程度密切相关,为设计新的无铅反铁电陶瓷驱动器提供一种新的思路。（3）在0.92NN-0.06BZ-0.02CZ反铁电陶瓷中掺杂适量CeO2,系统地研究了CeO2掺杂对0.92NN-0.06BZ-0.02CZ反铁电陶瓷应变行为的影响,显着提高了该材料可逆大应变:x=0.005时,应变量为0.28%（20 kV/mm）。同时,在x=0.005极化处理后的样品中获得了几乎无剩余应变的应变曲线。通过淬火和极化处理后应变曲线对比研究发现,该体系大应变的产生与缺陷对电畴的钉扎作用有关。该研究结果表明,在0.92NN-0.06BZ-0.02CZ反铁电陶瓷中,可以通过引入缺陷来调节其应变行为。这一研究为在反铁电陶瓷应变特性的改善工作中提供一种崭新的思路。
田野,靳立,冯玉军,庄永勇,徐卓,魏晓勇[9]（2017）在《钙钛矿反铁电氧化物的研究进展》文中提出反铁电材料,因其电场诱导的反铁电–铁电相变行为,而在当代电子技术中有着潜在的应用价值。然而,自然界中存在的反铁电材料是相当稀缺的,人们对它的认识与理解有限,其亚晶格极化、有序结构、局域结构及其对性能的影响依然是目前学术争辩的热点话题。为应对全球日益剧增的大气污染状况和人类健康所面临的潜在威胁,"环境友好"的无铅材料已然成为近些年来全球科学家与工程师们关注的焦点。本文介绍了"反铁电"的概念、定义、结构与电学性质特点以及反铁电体的应用。综述了自1951年"反铁电"概念被提出以来,人们在钙钛矿结构中陆续发现的反铁电氧化物及其晶体结构和电学性质的研究进展,从晶格动力学角度对钙钛矿氧化物反铁电性起源问题做了评论。期望通过微观结构设计的角度为无铅反铁电材料的开发提供新的思路。
杨晓明[10]（2016）在《铌镥酸铅基反铁电储能材料的制备与性能》文中研究指明Pb（B’1/2B1/2"）O3铅基复合钙钛矿反铁电材料Pb（Lu1/2Nb1/2）O3 （PLN）具有较高的居里温度及优异的电学性能,近年来受到科研工作者广泛的关注。但是,PLN反铁电陶瓷的储能密度较低（-0.6 J/cm3）,远远不能满足实际应用。因此,进一步提高PLN反铁电陶瓷的储能密度值是满足其实际应用要求的首要任务。另外,单晶材料不存在粒度、晶界、晶间相及极化无序排列等陶瓷材料所固有的影响材料本征性能的因素,因此单晶材料具有比陶瓷更加优异的电学性能,且关于PLN反铁电单晶的报道少之又少。因此,本论文围绕提高PLN反铁电陶瓷的储能密度及生长其系列单晶来展开研究工作。主要研究工作如下：第一,采用传统的固相合成工艺成功制备出了)O3 （La-PLN）（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）反铁电陶瓷,并表征了其物相、微观结构及电学性能,详细讨论了镧离子的掺入对PLN反铁电陶瓷电学性能的改善。实验结果表明,随着掺镧比例工由0增加到0.05,最大介电常数（ε’）从662降低到356,居里温度（Tc）由272℃降低到240℃。然而,反铁电-铁电相变电场随着镧掺杂比例的提高逐渐增大。测试温度为200℃时,根据未饱和的双电滞回线计算,纯PLN的储能密度约为1.95 J/cm3。x=0.04时,陶瓷具有最大的储能密度值,可达3.85 J/cm3。结果显示,镧离子的掺入可有效提高PLN反铁电陶瓷的储能密度。第二,采用传统的固相合成工艺成功制备（NaxLaxPb1-2x）（Lu1/2Nb1/2）O3（Na/La-PLN）（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）反铁电陶瓷,并对其物相、相变、微观结构及电学性能进行表征。在La-PLN陶瓷中,Pb2+（0.149 nm）被半径更小的La3+（0.136 nnm）取代,为非等价取代,会导致A空位的产生。为了解决这一问题,我们考虑引入钠离子与镧离子共掺杂形成等价替代,即Na++La3+=2Pb2+,从而避免A空位的产生,使得结构更加稳定,期望能进一步提高其电学性能。因此,制备Na/La-PLN反铁电陶瓷,并对其进行详细研究。XRD结果显示Na/La-PLN陶瓷为纯的钙钛矿正交相,说明La3+和Na+均进入晶格中。随着La3+和Na+含量的增加,Tc由270℃降低至242℃,最大介电常数由677降低至390。与La-PLN陶瓷相比,Na/La-PLN陶瓷的最大储能密度在x=0.04,200℃时可达到4.12 J/cm3,提高幅度为7%左右。第三,生长了高质量La0.011Pb0.984（Lu1/2Nb1/2）O3（La-PLN）反铁电单晶。XRD测试结果显示La-PLN反铁电单晶为纯的钙钛矿正交相,存在两套超晶格点阵,分别为由B位离子有序导致的超晶格和由A位离子反向平行排列导致的超晶格。居里温度在221℃左右,最大介电常数约为371。在25℃时,La-PLN单晶的最大储能密度值约为5.03 J/cm3。随着测试温度的提高,储能密度值逐渐降低。结果显示,La-PLN单晶具有比La-PLN陶瓷更优异的电学性能和更高的储能密度。
二、反铁电材料水声换能器的探索（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、反铁电材料水声换能器的探索（论文提纲范文）
（1）铅基铁电薄膜的电卡及储能效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料的分类 |
| 1.2.1 铁电材料 |
| 1.2.2 反铁电材料 |
| 1.2.3 弛豫铁电材料 |
| 1.2.4 钙钛矿、钨青铜结构 |
| 1.2.5 位移型、有序-无序型 |
| 1.3 铁电材料的制备方法 |
| 1.3.1 陶瓷材料的制备方法 |
| 1.3.2 薄膜材料的制备方法 |
| 1.3.3 厚膜材料的制备方法 |
| 1.4 铁电材料的应用 |
| 1.4.1 能量储存 |
| 1.4.2 电卡制冷 |
| 1.4.3 介电调谐 |
| 1.4.4 其他应用 |
| 1.5 本论文的研究意义及内容 |
| 第二章 实验的制备与表征技术 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.1.1 铁酸铋和镧共掺杂的锆钛酸铅薄膜的实验原料 |
| 2.1.2 铌掺杂的锆锡钛酸铅薄膜实验原料 |
| 2.2 实验所需仪器设备 |
| 2.3 实验材料的制备 |
| 2.3.1 薄膜的制备 |
| 2.3.2 电极的制备 |
| 2.4 材料的表征技术 |
| 2.4.1 形貌与结构 |
| 2.4.2 介电性能 |
| 2.4.3 铁电性能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 铁酸铋和镧共掺杂的锆钛酸铅外延薄膜的电学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验结果与讨论 |
| 3.2.1 形貌结构表征 |
| 3.2.2 介电性能研究 |
| 3.2.3 电卡性能分析 |
| 3.2.4 储能性能分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 铌掺杂的锆锡钛酸铅反铁电薄膜的电学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 形貌结构表征 |
| 4.2.2 介电性能研究 |
| 4.2.3 电卡性能分析 |
| 4.2.4 储能性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 5.3 本论文的创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
（2）A位非化学计量比对钛酸铋钠基铁电薄膜的结构和电学性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铁电材料概述 |
| 1.2 电介质材料发展及应用 |
| 1.2.1 电介质材料储能原理 |
| 1.2.2 常见电介质材料分类 |
| 1.3 铁电薄膜的制备方法 |
| 1.3.1 金属化学气相沉积(MOCVD) |
| 1.3.2 化学溶液沉积法(CSD) |
| 1.3.3 磁控溅射 |
| 1.3.4 脉冲激光沉积(PLD) |
| 1.3.5 分子束外延(MBE) |
| 1.4 钛酸铋钠基铁电材料概述 |
| 1.4.1 钛酸铋钠 |
| 1.4.2 钛酸铋钠基铁电薄膜研究现状 |
| 1.4.3 挥发元素种类的探究 |
| 1.5 本题的选题依据以及主要研究内容 |
| 第2章 BNT铁电薄膜的制备与表征 |
| 2.1 实验材料及设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 薄膜制备及实验环境 |
| 2.2.1 前驱体的制备 |
| 2.2.2 基底的选择与清洗 |
| 2.2.3 薄膜制备过程 |
| 2.2.4 顶电极制备 |
| 2.3 薄膜的微观结构表征 |
| 2.3.1 X-射线衍射仪 |
| 2.3.2 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 原子力显微镜 |
| 2.4 薄膜电学性能测试 |
| 2.4.1 铁电性能 |
| 2.4.2 半导体性能测试 |
| 第3章 Bi_(0.5(1+x))Na_(0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Bi_(0.5(1+x))Na_(0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的制备 |
| 3.3 Bi_(0.5(1+x))Na_(0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的微观性能 |
| 3.3.1 XRD衍射图 |
| 3.3.2 FESEM形貌 |
| 3.4 Bi_(0.5(1+x))Na_(0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的电学性能 |
| 3.4.1 铁电性能 |
| 3.4.2 漏电性能 |
| 3.5 Bi_(0.5(1+x))Na_(0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的储能性能 |
| 3.5.1 Bi_(0.5(1+x))Na_(0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的Pr、Pmax-Pr值 |
| 3.5.2 九种组分BNT薄膜的储能计算值 |
| 3.6 薄膜材料与陶瓷材料的储能密度对比 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的制备与储能性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的制备 |
| 4.3 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的微观结构 |
| 4.3.1 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的XRD衍射图 |
| 4.3.2 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的FESEM图 |
| 4.3.3 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的AFM图 |
| 4.4 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的电学性能 |
| 4.4.1 铁电性能 |
| 4.4.2 介电性能 |
| 4.4.3 漏电性能 |
| 4.5 威布尔分布 |
| 4.6 BNT_((1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的储能密度 |
| 4.7 BNTM_(0.02x)Zr_(0.15y)(x,y=0,1)薄膜的铁电性能 |
| 4.8 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A:个人简历 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）BiFeO3-BaTiO3基无铅压电陶瓷电导与应变性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 压电材料概述 |
| 2.1.1 压电材料基础 |
| 2.1.2 压电陶瓷中应变产生机制 |
| 2.2 无铅压电陶瓷主要种类及特点 |
| 2.3 压电陶瓷电导机制与阻抗特性 |
| 2.3.1 压电陶瓷的主要电导机制类型 |
| 2.3.2 阻抗谱原理与应用 |
| 2.4 BiFeO_3-BaTiO_3 基压电陶瓷研究进展 |
| 2.4.1 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷相结构与微结构 |
| 2.4.2 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷压电与应变性能研究进展 |
| 2.4.3 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷电导特性研究进展 |
| 2.5 本课题的提出及主要研究内容 |
| 第3章 材料制备与性能表征 |
| 3.1 陶瓷样品制备 |
| 3.2 结构与性能表征 |
| 3.2.1 结构表征 |
| 3.2.2 性能测试 |
| 第4章 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷铁电压电性能与电导机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷相结构与形貌 |
| 4.3 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷畴结构 |
| 4.4 BaTiO_3 含量对BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷介电、铁电和压电性能影响 |
| 4.5 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷的阻抗和电导特性 |
| 4.5.1 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷变气氛阻抗特性 |
| 4.5.2 BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷缺陷电导机制分析 |
| 4.6 气氛退火对BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷介电与铁电性能影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 淬冷调控BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷电导与应变性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 W掺杂BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷陶瓷相结构与形貌 |
| 5.3 淬冷处理对W掺杂BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷铁电和应变性能影响 |
| 5.4 淬冷W掺杂BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷的电导特性 |
| 5.5 淬冷处理对W掺杂BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷结构影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 低电导高温度稳定BiFeO_3-BaTiO_3 基陶瓷研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 (Sr_(0.8)Bi_(0.1□0.1))TiO_(2.95) 改性BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷相结构与铁电性能 |
| 6.3 (Sr_(0.8)Bi_(0.1□0.1))TiO_(2.95) 固溶对BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷电导特性影响 |
| 6.4 (Sr_(0.8)Bi_(0.1□0.1))TiO_(2.95) 固溶对BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷应变特性影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 大应变BiFeO_3-BaTiO_3 基陶瓷制备与性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 (Sr_(0.8)La_(0.1□0.1))TiO_(2.95) 改性BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷相结构与形貌 |
| 7.3 (Sr_(0.8)La_(0.1□0.1))TiO_(2.95) 固溶对BiFeO_3-BaTiO_3 陶瓷电学性能影响 |
| 7.4 大应变起源探究 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）金属基底PbZrO3基反铁电厚膜制备及其储能行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 反铁电材料概述 |
| 1.1.1 PbZrO_3基反铁电材料的结构特点 |
| 1.1.2 PbZrO_3基反铁电材料的性质 |
| 1.2 反铁电材料的研究进展及应用 |
| 1.2.1 反铁电材料储能特性的研究进展 |
| 1.2.2 反铁电材料放电特性的研究进展 |
| 1.2.3 反铁电材料的应用 |
| 1.3 本论文的研究意义及研究内容 |
| 1.3.1 本论文的研究意义 |
| 1.3.2 本论文的研究内容 |
| 2 反铁电厚膜的制备及性能表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 PbZrO_3基反铁电厚膜工艺过程 |
| 2.2.1 实验所用原材料及仪器设备 |
| 2.2.2 实验所用仪器设备 |
| 2.2.3 LaNiO_3底电极的制备 |
| 2.2.4 PbZrO_3基反铁电厚膜的工艺流程 |
| 2.3 反铁电厚膜材料的结构表征及性能测试 |
| 2.3.1 物相结构及微观形貌 |
| 2.3.2 介电性能测试 |
| 2.3.3 漏电流测试及其机制 |
| 2.3.4 击穿场强测试及其计算 |
| 2.3.5 储能性能测试及其计算 |
| 3 金属镍基PLZT反铁电厚膜储能行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金属镍基PLZT反铁电厚膜的制备工艺 |
| 3.3 金属镍基PLZT反铁电厚膜的相结构及微观形貌 |
| 3.4 金属镍基PLZT反铁电厚膜的储能特性研究 |
| 3.4.1 金属镍基PLZT反铁电厚膜的反铁电性 |
| 3.4.2 金属镍基PLZT反铁电厚膜的介电性能 |
| 3.4.3 金属镍基PLZT反铁电厚膜的击穿强度 |
| 3.4.4 金属镍基PLZT反铁电厚膜的导电机制 |
| 3.4.5 金属基底PLZT反铁电厚膜的放电储能性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 柔性镍基PLZT反铁电厚膜储能行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的制备工艺 |
| 4.3 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的相结构及微观形貌 |
| 4.4 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的储能特性研究 |
| 4.4.1 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的反铁电性 |
| 4.4.2 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的介电性能 |
| 4.4.3 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的导电机制及击穿强度 |
| 4.4.4 柔性镍基PLZT反铁电厚膜的放电储能性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 PLZT多层电容器的制备及其储能行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PLZT单层大电极厚膜反铁电性及介电性能 |
| 5.3 PLZT多层电容器电容的影响因素 |
| 5.3.1 厚膜层数对多层电容器电容的影响 |
| 5.3.2 外加电压对多层电容器电容的影响 |
| 5.4 PLZT多层电容器放电储能性能的影响因素 |
| 5.4.1 电极面积对多层电容器击穿强度的影响 |
| 5.4.2 多层电容器放电储能性能的影响因素 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（5）流延法制备铅基反铁电陶瓷及其储能行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 反铁电材料的研究进展及应用 |
| 1.1.1 反铁电材料研究的历史及进展 |
| 1.1.2 反铁电材料的应用 |
| 1.2 铅基反铁电体的结构与性质 |
| 1.2.1 铅基反铁电体的结构 |
| 1.2.2 铅基反铁电体的性质 |
| 1.3 本论文的研究意义与研究内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2 PbZrO_3 基反铁电陶瓷的制备及性能表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流延法制备PbZrO_3基反铁电陶瓷的工艺过程 |
| 2.2.1 实验所用原材料及性质 |
| 2.2.2 实验所使用的仪器设备 |
| 2.2.3 流延法制备PbZrO_3基反铁电陶瓷工艺流程 |
| 2.3 流延法制备PbZrO_3基反铁电陶瓷的结构表征与性能测试 |
| 2.3.1 物相分析及微观结构表征 |
| 2.3.2 电性能的测试 |
| 2.3.3 击穿强度的测试及计算 |
| 2.3.4 储能计算 |
| 2.3.5 放电速度测试 |
| 3 PbZrO_3 反铁电陶瓷介电性能和储能行为的研究 |
| 3.1 PbZrO_3 反铁电陶瓷相结构和表面SEM分析 |
| 3.2 PbZrO_3 反铁电陶瓷介电性能的测试 |
| 3.3 PbZrO_3 反铁电陶瓷击穿强度的测试与计算 |
| 3.4 PbZrO_3 反铁电陶瓷的间接测试储能性研究 |
| 3.5 PbZrO_3 反铁电陶瓷的直接测试储能性研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 La~(3+)掺杂量对(Pb_(1-x)La_x)(Zr_(0.98)Ti_(0.02))O_3 反铁电陶瓷介电性能和储能行为的影响 |
| 4.1 (Pb1-x Lax)(Zr_(0.98)Ti_(0.02))O_3 反铁电陶瓷的制备 |
| 4.2 La~(3+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷相结构及微观形貌的影响 |
| 4.3 La~(3+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷介电性能的影响 |
| 4.4 La~(3+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷击穿强度的影响 |
| 4.5 La~(3+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷间接测试储能性能的影响 |
| 4.6 La~(3+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷直接测试储能性能的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 Ti~(4+)掺杂量对(Pb_(0.96)La_(0.04))(Zr_(1-y)Ti_y)O_3 反铁电陶瓷介电性能和储能行为的影响 |
| 5.1 (Pb_(0.96)La_(0.04))(Zr_(1-y)Ti_y)O_3 反铁电陶瓷的制备方法 |
| 5.2 Ti~(4+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷相结构及微观形貌的研究 |
| 5.3 Ti~(4+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷介电性能的影响 |
| 5.4 Ti~(4+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷击穿强度的影响 |
| 5.5 Ti~(4+)掺杂对PLZT反铁电陶瓷P-E曲线及间接测试储能性能的影响 |
| 5.6 直接测试法测试PLZT96/4/1 反铁电陶瓷的储能性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（6）硬性PZT基压电陶瓷电致疲劳特性及其机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 压电陶瓷材料概述 |
| 2.2 硬性压电材料的老化效应 |
| 2.2.1 老化效应 |
| 2.2.2 老化理论模型 |
| 2.3 电致疲劳研究现状 |
| 2.3.1 电致疲劳影响因素 |
| 2.3.2 电致疲劳模型 |
| 2.4 压电陶瓷在力-电-热环境中的应用 |
| 2.5 本论文的研究目的与研究内容 |
| 第3章 材料制备与性能测试 |
| 3.1 样品制备 |
| 3.2 结构表征与性能测试 |
| 3.2.1 结构表征 |
| 3.2.2 电学性能测试 |
| 第4章 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷制备、微结构以及老化效应. |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 显微结构和相结构分析 |
| 4.4 介电性能 |
| 4.5 极化工艺探索 |
| 4.6 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的老化效应 |
| 4.6.1 老化效应对Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷电学性能的影响 |
| 4.6.2 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的老化机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的电致疲劳特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电致疲劳实验 |
| 5.3 单一电场作用下Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷电致疲劳特性 |
| 5.3.1 疲劳电场加载频率的影响 |
| 5.3.2 电场强度的影响 |
| 5.3.3 电场加载方式的影响 |
| 5.4 温度的影响 |
| 5.5 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷电畴形貌观察 |
| 5.5.1 SEM观察 |
| 5.5.2 TEM观察 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的应变记忆效应 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 压电材料的应变记忆效应 |
| 6.3 倍半极加载模式对Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷应变记忆效应的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷多场耦合加载下的性能演变. |
| 7.1 引言 |
| 7.2 单轴压的影响 |
| 7.2.1 单轴压对介电性能的影响 |
| 7.2.2 单轴压对铁电性能的影响 |
| 7.2.3 单轴压对电致疲劳的影响 |
| 7.3 等静压的影响 |
| 7.3.1 等静压对介电性能的影响 |
| 7.3.2 等静压对机电耦合性能的影响 |
| 7.3.3 等静压作用下Mn掺杂PMS-PZT压电陶瓷的内偏场弛豫 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 放电等离子烧结PMN-PZT压电陶瓷的电致疲劳特性 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 材料制备 |
| 8.3 结果与讨论 |
| 8.3.1 显微结构和相结构分析 |
| 8.3.2 变温相结构分析 |
| 8.3.3 变温机电耦合性能 |
| 8.3.4 铁电性能 |
| 8.3.5 电致疲劳特性 |
| 8.3.6 电致疲劳机理分析 |
| 8.4 本章小结 |
| 第9章 全文总结与展望 |
| 9.1 全文总结 |
| 9.2 进一步工作设想 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）等静压下PbZrO3基铁电陶瓷材料退极化行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 PZ基铁电陶瓷简介 |
| 1.1.1 铁电体 |
| 1.1.2 反铁电体 |
| 1.1.3 PZT95/5陶瓷 |
| 1.1.4 PZ-BMN陶瓷 |
| 1.2 PZ基铁电陶瓷的退极化行为 |
| 1.2.1 冲击波下PZ基铁电陶瓷的退极化行为 |
| 1.2.2 等静压下PZ基铁电陶瓷的退极化行为 |
| 1.2.3 温度下PZ基铁电陶瓷的退极化行为 |
| 1.3 显微结构对铁电陶瓷的影响 |
| 1.3.1 气孔对铁电陶瓷的影响 |
| 1.3.2 晶粒尺寸对铁电陶瓷的影响 |
| 1.4 本论文的研究思路 |
| 第二章 材料制备与测试表征 |
| 2.1 样品的制备 |
| 2.1.1 PZ-BMN陶瓷的制备 |
| 2.1.2 PZT95/5陶瓷的制备 |
| 2.2 结构表征与性能测试 |
| 2.2.1 结构表征 |
| 2.2.2 性能测试 |
| 第三章 等静压和温度对PZ-BMN陶瓷材料的影响研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 PZ-BMN铁电陶瓷的性能研究 |
| 3.2.1 PZ-BMN铁电陶瓷的制备及结构研究 |
| 3.2.2 PZ-BMN铁电陶瓷的性能研究 |
| 3.3 外场对0.97PZ-0.03BMN相界陶瓷材料的影响研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 等静压下不同晶粒尺寸的PZT95/5的退极化行为的研究. |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 不同晶粒尺寸的PZT95/5铁电陶瓷的性能研究 |
| 4.2.1 不同晶粒尺寸的PZT95/5铁电陶瓷的制备及结构研究 |
| 4.2.2 不同晶粒尺寸的PZT95/5铁电陶瓷的性能研究 |
| 4.2.3 等静压下不同晶粒尺寸的PZT95/5铁电陶瓷的性能研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者攻读硕士学位期间撰写的论文与专利 |
| 致谢 |
（8）铌酸钠基无铅反铁电陶瓷的组成调制及其性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 压电和铁电材料 |
| 1.1.1 钙钛矿结构 |
| 1.1.2 压电陶瓷与压电性 |
| 1.1.3 铁电陶瓷和铁电性 |
| 1.1.4 反铁电体 |
| 1.2 电致应变 |
| 1.2.1 逆压电效应 |
| 1.2.2 电致伸缩效应 |
| 1.2.3 非180畴翻转 |
| 1.2.4 相变效应 |
| 1.3 反铁电陶瓷的研究进展 |
| 1.3.1 铅基反铁电体 |
| 1.3.2 无铅反铁电体 |
| 1.4 NN基陶瓷研究进展 |
| 1.4.1 NN随温度变化相变规律 |
| 1.4.2 NN陶瓷的组成调制 |
| 1.4.3 NN中电致相变 |
| 1.5 室温下NN反铁电性的确定 |
| 1.5.1 X射线衍射及同步辐射技术 |
| 1.5.2 Raman光谱 |
| 1.5.3 TEM研究 |
| 1.6 本论文选题背景及研究内容 |
| 第二章 实验研究方法及性能表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验原料及仪器设备 |
| 2.3 样品制备及工艺流程 |
| 2.4 结构表征及性能测试 |
| 2.4.1 物相结构表征及显微组织表征 |
| 2.4.2 电学性能的表征 |
| 第三章 NN-BZ陶瓷电致相变及其大应变机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 (1-x)NN-xBZ陶瓷的结构相图 |
| 3.2.2 (1-x)NN-xBZ陶瓷的铁电和机电应变特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 NN-BZ-CZ反铁电陶瓷的组成调制及其应变机理研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 (0.94-x)NN-0.06BZ-xCZ陶瓷相结构随组成的变化 |
| 4.2.2 (0.94-x)NN-0.06BZ-xCZ三元系中反铁电行为的演变 |
| 4.2.3 (0.94-x)NN-0.06BZ-xCZ陶瓷反铁电行为的同步辐射研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 CeO_2掺杂0.92NN-0.06BZ-0.02CZ反铁电陶瓷应变特性及其机理研究.. |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 0.92 NN-0.06BZ-0.02CZ+xCeO_2 陶瓷相结构、晶粒形貌随组成变化 |
| 5.2.2 0.92 NN-0.06BZ-0.02CZ+xCeO_2 陶瓷的介电、反铁电和应变特性 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文 |
（9）钙钛矿反铁电氧化物的研究进展（论文提纲范文）
| 目录 |
| I.引言 |
| II.反铁电的概念、定义及其基本电学性质 |
| A.反反铁电的概念以及反铁电体的定义 |
| B.反反铁电体的基本电学性质 |
| III.反铁电材料的主要应用 |
| A.高高功率储能电容器 |
| B.大大位移致动器和水声换能器 |
| C.爆爆电换能器 |
| D.红红外热释电探测与电卡制冷 |
| IV.钙钛矿金属氧化物 |
| A.铁铁电扭曲 |
| B.反反铁扭曲 |
| V.反铁电的钙钛矿氧化物及其研究进展 |
| A.锆锆酸铅与铪酸铅 |
| B.铌铌酸钠 |
| C.铌铌酸银 |
| VI.具有反铁电扭曲的钙钛矿固溶体氧化物及其研究进展 |
| A.钛钛酸锶钙 |
| B.稀稀土离子取代的铁酸铋 |
| C.钛钛酸铋钠和钛酸铋钠-钛钛酸钡固溶体 |
| VII.钙钛矿金属氧化物中的反铁电性起源 |
| VIII.全文总结与展望 |
| A.全全文总结 |
| B.展展望 |
（10）铌镥酸铅基反铁电储能材料的制备与性能（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 中文文摘 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 储能电容器概述 |
| 1.1.1 储能原理及储能密度计算 |
| 1.1.2 提高储能密度方式 |
| 1.2 高储能介电材料分类 |
| 1.2.1 反铁电体材料 |
| 1.2.2 弛豫型铁电体材料 |
| 1.2.3 玻璃陶瓷介电材料 |
| 1.2.4 聚合物介电材料 |
| 1.3 反铁电体概述 |
| 1.3.1 反铁电体的研究历史 |
| 1.3.2 反铁电体的特点 |
| 1.3.3 反铁电体的应用 |
| 1.4 PLN基反铁电材料 |
| 1.5 本论文选题依据及研究内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 实验原理与测试方法 |
| 2.1 陶瓷制备原理及方法 |
| 2.1.1 原料及设备 |
| 2.1.2 工艺流程 |
| 2.2 晶体生长原理及方法 |
| 2.2.1 晶体生长原理 |
| 2.2.2 晶体生长方法 |
| 2.3 研究方法及测试手段 |
| 2.3.1 陶瓷密度的测量与计算 |
| 2.3.2 X射线粉末衍射分析 |
| 2.3.3 等离子体发射光谱分析 |
| 2.3.4 差示扫描量热分析 |
| 2.3.5 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.6 介电性能分析 |
| 2.3.7 铁电性能分析 |
| 第三章 (La_xPb_(1-3x/2))(Lu_(1/2)Nb_(1/2))O_3反铁电陶瓷的制备、结构和性能 |
| 3.1 摘要 |
| 3.2 前言 |
| 3.3 La-PLN陶瓷的制备 |
| 3.3.1 合成、烧结温度的确定 |
| 3.3.2 陶瓷制备过程 |
| 3.4 La-PLN陶瓷的结构和性能 |
| 3.4.1 X射线粉末衍射谱及结构分析 |
| 3.4.2 陶瓷微观形貌与密度计算 |
| 3.4.3 介电性能 |
| 3.4.4 反铁电性能 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 (Na_xLa_xPb_(1-2x)(Lu_(1/2)Nb_(1/2))O_3反铁电陶瓷的制备、结构和性能 |
| 4.1 摘要 |
| 4.2 前言 |
| 4.3 Na-La-PLN陶瓷的制备 |
| 4.4 Na-La-PLN陶瓷的结构和性能 |
| 4.4.1 X射线粉末衍射谱及结构分析 |
| 4.4.2 陶瓷微观形貌与密度计算 |
| 4.4.3 介电性能 |
| 4.4.4 反铁电性能 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 La_(0.011)Pb_(0.984)(Lu_(1/2)Nb_(1/2))O_3反铁电单晶的制备、结构和性能 |
| 5.1 摘要 |
| 5.2 前言 |
| 5.3 晶体生长 |
| 5.4 La-PLN晶体的结构和性能 |
| 5.4.1 结构分析 |
| 5.4.2 介电性能 |
| 5.4.3 差示扫描量热分析 |
| 5.4.4 反铁电性能 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 La-PLN陶瓷体系 |
| 6.2 Na/La-PLN陶瓷体系 |
| 6.3 La-PLN晶体 |
| 6.4 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、反铁电材料水声换能器的探索（论文参考文献）
- [1]铅基铁电薄膜的电卡及储能效应研究[D]. 张苗苗. 广西大学, 2021(12)
- [2]A位非化学计量比对钛酸铋钠基铁电薄膜的结构和电学性能的影响[D]. 石晓宇. 湘潭大学, 2020(02)
- [3]BiFeO3-BaTiO3基无铅压电陶瓷电导与应变性能研究[D]. 王磊. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [4]金属基底PbZrO3基反铁电厚膜制备及其储能行为研究[D]. 张颖. 内蒙古科技大学, 2019(03)
- [5]流延法制备铅基反铁电陶瓷及其储能行为研究[D]. 李扬扬. 内蒙古科技大学, 2019(03)
- [6]硬性PZT基压电陶瓷电致疲劳特性及其机理研究[D]. 陈彩云. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2018(01)
- [7]等静压下PbZrO3基铁电陶瓷材料退极化行为的研究[D]. 苏日古. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2018(12)
- [8]铌酸钠基无铅反铁电陶瓷的组成调制及其性能研究[D]. 窦梦显. 合肥工业大学, 2018(02)
- [9]钙钛矿反铁电氧化物的研究进展[J]. 田野,靳立,冯玉军,庄永勇,徐卓,魏晓勇. 物理学进展, 2017(05)
- [10]铌镥酸铅基反铁电储能材料的制备与性能[D]. 杨晓明. 福建师范大学, 2016(05)