(1-x)nbt-xst无铅陶瓷的电卡效应和储能性能

《(1-x)nbt-xst无铅陶瓷的电卡效应和储能性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文（1-x）NBT-xST无铅陶瓷的电卡效应和储能性能ELECTROCALORICEFFECTANDENERGYSTORAGEPERFORMANCEOF(1-x)NBT-xSTLEAD-FREECERAMICS戴祥福哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文（1-x）NBT-xST无铅陶瓷的电卡效应和储能性能硕士研究生：戴祥福导师：李伟力教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB331U.D.C

2、:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringELECTROCALORICEFFECTANDENERGYSTORAGEPERFORMANCEOF(1-x)NBT-xSTLEAD-FREECERAMICSCandidate：DaiXiangfuSupervisor：Prof.LiWeiliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateof

3、Defence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要铁电材料的电卡效应制冷具有高效、节能、环保、成本低的优点，且尺寸可变,可以满足不同设备的制冷要求。目前无铅铁电陶瓷电热制冷存在的问题有：制冷温差多小于1K；工作温度区间较窄；工作温度过高或过低偏离室温。钛酸铋钠（Na0.5Bi0.5TiO3，简称NBT）被认为是最有希望代替铅基材料、应用前景最广阔的无铅压电材料之一。在退极化温度附近具有铁电/反铁电相变，利用该相变可以获得较大电热温变。本文利用钛酸锶（ST）调控N

4、BT陶瓷的退极化温度，实现室温附近制冷的目的。此外，当退极化温度降低到室温以下时，NBT-ST陶瓷室温时为反铁电相，可以获得较大的储能密度。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜研究ST含量对（1-x）NBT-xST陶瓷微观结构和表面形貌的影响，并结合室温下介电性能研究其漏电行为。研究发现ST的引入可以降低陶瓷的晶粒尺寸，增大室温下的陶瓷的介电常数。利用（1-x）NBT-xST陶瓷室温下的电滞回线以及介电温谱确定其退极化温度及相结构。结果表明：ST可以降低陶瓷的铁电性，当ST含量为10%和15%时为铁电相；ST含量为25%和26%时为铁电反铁电共存区；ST含量为30%和40%时为反铁电相。

5、利用变温电滞回线对铁电相区与准同型相区的组分进行电卡效应评价。随着ST含量的增加，(1-x)NBT-xST陶瓷的制冷工作温度降低。在外电场为50kV/cm时，25mol%ST掺杂的NBT陶瓷在60℃获得了最大的电热温变（ΔT=1.63K）；26mol%ST掺杂的NBT陶瓷的有效工作温区可达40℃（30℃-70℃）。利用单边电滞回线分别计算不同温度和不同电场下的（1-x）NBT-xST陶瓷的储能性能。室温下，30mol%ST掺杂的NBT陶瓷在65kV/cm外电场作用下可逆储能密度最大（W=0.65J/cm3）。在50kV/cm外电场作用下，26mol%ST掺杂的NBT陶瓷在100℃时获得最大有

6、效储能密度为0.7J/cm3。此外，通过Mn2+置换增强击穿电场。室温时0.5mol%Mn2+置换0.7NBT-0.3ST陶瓷在外电场95kV/cm时获得最大储能密度为0.96J/cm3。关键词：电卡效应；储能性能；钛酸铋钠陶瓷-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheelectrocaloriceffetofferroelectricmaterialscanbeusedforrefrigeration.Thisnewmethodhastheadvantageofhighefficiency,environmentalprotectionandlowercost.Itsvar

7、iablesizecansatisfythecoolingrequirementsofdifferentdevices.ThereexistsomeproblemsofLead-freeferroelectricceramicsrefrigeration:Therefrigerationtemperatureislessthan1k;refrigerationtemperaturerangeisnarrow;