反铁电储能材料

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1、摘要本文采用传统的固相反应法合成了几个系列的反铁电材料。首先合成了反铁电态的锆钛酸铅(PzT)；然后以反铁电态的锆钛酸铅(PZT)为基体，以氧化镁和氧化铌为掺杂剂，合成xPMN一(1-x)Pb(Zro．9sTio．05)03(x=O．01，’0．02，0．03，O．04)和0．02PMN--0．98Pb(ZrxTil．。)03(x=O．99，O．98，O．97，0．96，O．95)两个系列的陶瓷材料；然后以反铁电态的锆钛酸铅(PZT)为基体，以氧化镱为掺杂剂，合成(Pbl．xYb。)ZT(x=0．0067，0．0133，0．0200，O．0267)系列陶瓷材料；最后以氧化镱和氧

2、化铌为掺杂剂，合成O．02Pb(Ybo．sNb0．5)03--0．98Pb(Zr。Til．。)(x=O．99，0．98，0．97，0．96)系列陶瓷材料。加入烧结助剂Bi203，显著降低了烧结温度。．研究发现当Ti摩尔含量为1％时反铁电PZT的损耗角正切值只有0．003，而绝缘电阻率达到8．5·1013Q·cm，击穿电场强度超过11KV／mm。氧化镁和氧化铌的加入，降低了材料的居里温度和电阻率，提高了材料的相对介电常数、介电损耗，对击穿电场强度影响不大。氧化镱的加入，降低了材料的居里温度、绝缘电阻率和击穿电场强度，提高了材料的相对介电常数和介电损耗。并且材料获得了很好的温度稳定

3、性，当镱摩尔含量为0．02667时，材料在长达200℃的温度范围内相对介电常数稳定在7000左右。氧化镱和氧化铌的加入，在提高材料相对介电常数的同时，显著降低了介电损耗。组成为0．02Pb(Ybo．5Nbo．5)03--0．98Pb(Zro．96Tio．04)的材料，相对介电常数为245，而损耗只有0．004。研究发现，氧化镱单独掺杂时，镱以Yb2+的状态存在，等价取代Pb2+，氧化镱和氧化铌共同掺杂时，镱以Yb3+的状态存在，Yb3+和Nb5+共同取代Zr4+(Ti4+)。关键词：反铁电体电介质PMN--PZT储能材料PYZT氧化镱ABSTRACTInthispaper，us

4、ingthetraditionalsolid-phasereaction，wegotseveralseriesofanti—ferroelectricmaterials．First，Wegotanti—ferroelectricleadzirconatetitanate(PZT)．Then．PZTwaspreparedasbasicmaterial．Itwasdopedwithmagnesiumoxideandniobiumoxide，formationxPMN一(1_x)Pb(Zro．95Tio．05)03(x=O．01，0．02，0．03，0．04)and0．02PMN一0

5、．98Pb(ZrxTi；．；)03(x=0．99，0．98，0．97，0．96)．Itwasdopedwithytterbiumoxide，formation(Pbl．xYbx)ZT(x=0．0067，0．0133，0．0200，0．0267)．Itwasdopedwithytterbiumoxideandniobiumoxide．formation0．02Pb(Yb0．5Nb0．5)03--0．98Pb(Zro．96Tio．04)．AddingBi203asadditive，thereWasasignificantreductioninthesinteringtemperat

6、ure．．’，StudyfoundthatwhenthecontentofTiwaslm01％，thetangentvalueofthelossanglefortheanti—ferroelectricPZTwasonly0。003，whiletheelectricalresistivityreachedto8．5·1013Q·cm．breakdownfieldstrengthwasbetterthan1KV／mm．Becauseoftheaddingofmagnesiumoxideandniobiumoxide，therewasasignificantdepressionin

7、thematerialCurietemperature，adepressionintheelectricalresistivity,asignificantincreaseintherelativedielectricconstant，aslightincreaseinthedielectriclOSS．butthebreakdownfieldintensitynotaffected．Becauseoftheaddingofytterbiumoxide，therewasasignifican