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《鐵電陶瓷的熱釋電研究【開(kāi)題報(bào)告】》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告光電子應(yīng)用物理鐵電陶瓷的熱釋電研究一、選題的背景與意義熱釋電材料的最重要的應(yīng)用是熱釋電傳感器和紅外成像焦平面。利用熱釋電材料制作的單元熱釋電探測(cè)器在國(guó)內(nèi)外均已形成相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。這些紅外探測(cè)器在防火、防盜、醫(yī)療、遙測(cè)以及軍事等方面具有廣泛的應(yīng)用。而鐵電材料必定具有熱釋電效應(yīng)。（1）傳統(tǒng)的壓電鐵電陶瓷，包括弛豫性鐵電陶瓷，大多是是含有鉛的，雖然它們具有一系列優(yōu)異的性能，但是，PbO一方面在制備和使用過(guò)程中都會(huì)散發(fā)有毒物質(zhì)，對(duì)人體和環(huán)境造成危害，而另一方面也使陶瓷中的化學(xué)計(jì)量比偏離配方中的化學(xué)計(jì)量比，使產(chǎn)品的一致
2、性和重復(fù)性降低（2）。隨著全社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的重視，歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家等通過(guò)立法方式限制含鉛陶瓷的制造和使用，即到2006年7月1日，各類(lèi)電子產(chǎn)品都應(yīng)是無(wú)鉛的（3），因此。研究和開(kāi)發(fā)無(wú)鉛鐵電陶瓷是一項(xiàng)迫切的、具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義的課題。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題鈦酸鉍鈉（Bi0.5Na0.5TiO3,BNT）無(wú)鉛壓電陶瓷發(fā)現(xiàn)于1960年，有Smolenskii等最先合成，是一種A位被納離子和鉍離子占據(jù)的復(fù)合鈣鈦礦型鐵電體。在數(shù)以千計(jì)的A位置換鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中，BNT是為數(shù)不多的穩(wěn)定復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)之一4）。BNT陶瓷具有
3、鐵電性強(qiáng)、壓電性能佳、介電常數(shù)小及聲學(xué)性能好等優(yōu)良特征。然而，出BNT陶瓷的矯頑場(chǎng)大，在鐵電相區(qū)電導(dǎo)率高，因而很難極化；而且純BNT的燒成溫度范圍較窄，故而使陶瓷致密性欠佳（5）。因而純BNT陶瓷較難實(shí)用化，提高BNT的壓電活性、降低極化難度是其實(shí)用化的關(guān)鍵。前人通過(guò)在BNT中引入第二組員BaTiO3(BT),對(duì)A位的（Bi0.5Na0.5）進(jìn)行取代，獲得了具有相當(dāng)壓電活性的材料。但是，與含鉛的PZT基陶瓷相比，BNT-BT系陶瓷壓電和介電性能還有一定差距（6）。研究表明，(1-x)BNT-xBT陶瓷當(dāng)x=0.06～0.07
4、時(shí)具有最好的特性，那么我們就可以考慮在BNT-BT陶瓷具有最佳配比的情況下再摻雜KNbO3使陶瓷具有更好的鐵電性（7）。另外，研究表明，在不同的工藝下比如所摻雜量的不同和燒結(jié)時(shí)間的不同都會(huì)影響陶瓷的鐵電性能（8）。因此，此次研究的主要內(nèi)容就是測(cè)量摻雜不同量的KNbO3對(duì)陶瓷的鐵電性能的影響和找到最佳的工藝參數(shù)。由于要找的最佳的組分比例和工藝參數(shù)需要制作大量的不用比例的樣品，這耗時(shí)很長(zhǎng)。另外，由于燒結(jié)的溫度高，K、Na容易揮發(fā)，這就會(huì)是各組分的比例和預(yù)期的有所差別，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。三、研究的方法與技術(shù)路線：以Bi2O3(99
5、.9%)，Na2CO3(99.8%)，TiO2(99%),BaCO3(99%)預(yù)合成Bi0.47Na0.47Ba0.06TiO3(BNBT)多晶粉體；利用K2CO3(99%)，Nb2O5(99.5%)預(yù)合成KNbO3(KN)多晶粉體，兩種氧化物粉末在純酒精中使用球磨機(jī)研磨10小時(shí)，然后烘干，再在850℃條件下使用箱似爐燒結(jié)2小時(shí)。將燒結(jié)好的BNBT和KN粉末按百分比配料球磨10小時(shí)后干燥，再用5%濃度的PVA溶液造粒過(guò)篩，這可以得到均勻的晶粒。在100Mpa條件下壓成直徑10mm，厚度為1mm的樣品，然后用圓形切割機(jī)切成圓形
6、薄片，在1150oC條件下燒結(jié)3小時(shí)，樣品磨平后被銀，在650oC燒滲銀電極。然后在80oC硅油中以3～4kV/mm極化20分鐘，在空氣中放置24小時(shí)后測(cè)試其性能。研究的主要方法就是用X射線衍射儀來(lái)測(cè)試樣品的微觀結(jié)構(gòu)，電子掃描顯微鏡來(lái)觀察樣品的表面性，安捷倫阻抗分析儀來(lái)測(cè)量樣品的介電性能，Byer和Roundy技術(shù)測(cè)量樣品的熱釋電系數(shù)，阿基米德排水法測(cè)試樣品的致密度。通過(guò)以上的方法我們就可以找出具有最好的鐵電材料。技術(shù)路線則如下圖所示5%PVA造粒燒結(jié)8h球磨10h原料烘干反饋100MPa壓制再燒結(jié)8h被銀極化熱釋電測(cè)試四、
7、研究的總體安排與進(jìn)度：10.12.17之前完成文獻(xiàn)調(diào)研、文獻(xiàn)翻譯以及文獻(xiàn)綜述；11.4.4之前完成鐵電陶瓷的制備；11.4.4之前完成鐵電陶瓷的熱釋電效應(yīng)的測(cè)試；11.4.4之前完成鐵陶陶瓷的熱釋電性能影響因素的討論；11.4.4之前完成鐵電陶瓷的再制備和性能的再測(cè)試主要參考文獻(xiàn)：（1）陳玉安王必本廖其龍現(xiàn)代功能材料；（2）石堯文，喬冠軍，金志浩熱電材料研究進(jìn)展稀有金屬材料與工程20050l-34．NO．1（3）YanxueTang,a!XiangyongZhao,XiqiFeng,WeiqingJin,andHaosuLu
8、oAPPLIEDPHYSICSLETTERS86,082901（2005）（4）J.H.YOO,W.GAOK.H.YOONJOURNALOFMATERIALSSCIENCE34(1999)5361–5369(5)楊毅,馮楚德,姚文龍,喻佑華無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)1000-324X(2002)01-0
