《鈦酸鍶鋇多孔陶瓷場致增強熱釋電效應研究》是依託華中科技大學，由張光祖擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鈦酸鍶鋇多孔陶瓷場致增強熱釋電效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張光祖
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
熱釋電材料作為非製冷紅外探測設備的核心部件，被廣泛套用于軍事和民用領域，其性能關係到國家安全和國民經濟的發展。本項目擬從調控鈦酸鍶鋇（BST）場致熱釋電陶瓷的微觀結構入手，打破熱釋電陶瓷越緻密越好的傳統思想，在陶瓷中引入閉氣孔，製備多孔陶瓷，利用氣孔緩解晶粒間的內應力並改變陶瓷內有效電場的分布，進而最佳化BST的介電和熱釋電性能。項目將深入研究氣孔孔徑、形狀和氣孔率等微結構對BST陶瓷內應力和有效電場分布，乃至介電和熱釋電性能的影響；在理論研究基礎上設計高性能BST多孔場致熱釋電陶瓷的最佳氣孔微結構；按照微結構設計要求系統研究多孔陶瓷製備工藝，實現高性能BST場致熱釋電陶瓷的製備。項目的實施可解決氣孔對陶瓷內應力、有效電場分布和介電、熱釋電性能的調控機理等前沿科學問題，對高性能多孔熱釋電陶瓷的微結構設計與製備具有重要意義。
結題摘要
熱釋電材料作為非製冷紅外探測設備的核心部件，被廣泛套用于軍事和民用領域，其性能關係到國家安全和國民經濟的發展。項目從調控熱釋電陶瓷的微觀結構入手，打破熱釋電陶瓷“鐵電相純度越高、材料越緻密，熱釋電性能越好”的傳統思想，在陶瓷中引入了其他相，如氣孔、玻璃等，在研究多相材料介電理論模型的基礎上，分析了氣孔、玻璃等其他相對陶瓷微結構和內應力分布，進而對熱釋電性能的影響。在理論研究的同時，項目研究了不同微結構的熱釋電陶瓷的製備方法，根據理論設計要求，製備了不同微結構的熱釋電陶瓷樣品。項目製備的熱釋電陶瓷性能達為：熱釋電係數p≥120×102μc/m2℃，探測率優值FD≥35.0×10-5Pa-0.5，性能達到預期指標。項目還探索性的提出利用反鐵電材料獨特的反式電疇結構，將反鐵電材料套用於開發場致熱釋電陶瓷。上述研究成果為高靈敏度非製冷紅外焦平面陣列的製備奠定了良好基礎。最後，課題組對項目進行了拓展，研究了熱釋電材料的逆效應：電卡效應，並製備了溫變高達50℃的電卡材料，進一步為熱釋電材料的套用拓寬了方向。項目成果發表SCI論文12篇（其中一篇發表在材料類知名期刊《Advanced Materials》上）；申請國家發明專利兩項（一項已授權）。項目培養了2名博士生和2名碩士生。
