《梯度納米包覆BiMeO3基材料結構設計及高溫介電性能研究》是依託武漢理工大學，由郝華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：梯度納米包覆BiMeO3基材料結構設計及高溫介電性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郝華
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對能源、航空航天、冶金、石油化工等電子設備對陶瓷電容器在更高溫度條件下工作的問題，通過本項目組的前期研究，選定BiMeO3-BaTiO3基材料體系為研究對象，採用傳統固相合成、濕化學法以及放電電漿快速加熱等方法，研究BiMeO3-BaTiO3基材料改性及其梯度納米包覆結構對高溫介電性能的影響，分析BiMeO3基材料的梯度納米包覆結構形成機制，確定材料梯度納米包覆結構製備工藝，項目預期將揭示納米梯度包覆結構設計對高溫介電性能的影響規律，建立提高BiMeO3-BaTiO3基高溫介電陶瓷溫度穩定性(ΔC/C≤±15％)的控制方法。項目的研究成果對於解決目前高溫電容器存在的問題具有重要意義，可以為該體系在新一代環境友好高溫陶瓷電容器中套用提供科學依據。
結題摘要
本項目圍繞多層包覆鈣鈦礦型BiMeO3基電介質所涉及的組分與結構設計、製備以及結構與性能關係等關鍵問題開展研究，通過研究BiMeO3-BaTiO3（Me:Mg1/2Ti1/2, Zn1/2Ti1/2,Al）體系製備工藝和介電性能，獲得了該體系介電性能隨組分變化的規律，明確了BiMeO3-BaTiO3固溶體以及改性組份與高溫介電性能之間的關係；用化學法製備單層包覆BaTiO3核殼結構材料，了解不同殼層對介電性能的影響；在此基礎上設計多殼層包覆結構，通過BiMeO3-BaTiO3包覆改善體系高溫介電性能，並對多層包覆結構最佳化及表征。闡明了BiMeO3-BaTiO3材料梯度納米包覆結構設計與介電性能的規律，揭示了BiMeO3-BaTiO3材料梯度包覆結構形成機制，建立了提高BiMeO3-BaTiO3基高溫介電陶瓷溫度穩定性(ΔC/C≤±15％)的控制方法，研製符合寬溫或高溫要求（150-200℃，ΔC/C≤±15％）的高溫陶瓷電容器新材料。項目完成任務書的要求，取得階段性成果，發表SCI論文15篇，申請發明專利8項，授權4項，參加國際學術會議8人次並作口頭報告，其中一次為口頭邀請報告。 研究工作與創新進展有以下幾方面： （1）BiMeO3-BaTiO3固溶體不同組成以及介電性能研究。通過研究BiMeO3-BaTiO3（Me:Mg1/2Ti1/2，Zn1/2Ti1/2，Al）體系製備工藝和介電性能，BiMeO3的加入使得BiMeO3-BaTiO3陶瓷表現出明顯的頻率色散和彌散相變，且具有較強的弛豫特性，其中Nb2O5改性0.2BZT-0.8BT可達到X9R要求，溶膠凝膠法製備0.3BA-0.7BT組分可在超寬溫範圍（-55~440℃）滿足∆C/C25℃≤±15%要求。 （2）製備單層包覆BaTiO3核殼結構材料，了解不同殼層對介電性能的影響。通過製備BiMeO3-BaTiO3（Me: Zn1/2Ti1/2，Al）以及Nb/Co氧化物單層包覆BaTiO3，表明 BiMeO3-BaTiO3包覆層有利於提高高溫端介電穩定性，Nb/Co氧化物包覆層有利於展寬介溫譜，提高低溫端的介電穩定性。 （3）設計並製備多殼層結構材料，並對多層包覆結構最佳化及結構與性能表征，獲得不同殼層組分設計以及核/殼比例對BaTiO3基材料介電穩定性影響規律。
