电瓷


导电玻璃陶瓷

dendritesLIO2-al2O3-TIO2-p2O5 玻璃陶瓷是用于锂空气电池的电解质的有前途的候选者。这些玻璃陶瓷的NASICON(钠超离子导体)结构导致优良的室温下的离子导电性。微波加热允许一种新的方法,以诱导结晶,导致在该系统中改善的性能。目前的研究集中在从非晶态块状定量结晶相的枝晶生长的动力学。今后的工作将包括调查的LATP与锂金属的界面稳定性。


电介质:钛酸锶钡玻璃陶瓷

bnn燃烧的基于石油的燃料的负面环境影响和能源安全的担忧刺激了对使用替代燃料的车辆需求。这些替代品包括混合,插电式混合动力车,其依赖于电力电子燃料电池电动和纯电动汽车将能量从所述电池向所述马达的转换。为了使这些汽车与传统内燃机汽车更具有竞争力,电力电子及电子设备的成本和效率必须提高。对于这种改进一个当前的目标是尺寸,效率的提高在电力逆变器的减少和直流总线电容器的工作温度。实现这一目标的手段之一是寻找具有更高的能量密度和功率密度的材料。

钡铌酸钠(BNN)玻璃陶瓷是具有高脉冲功率应用,其需要具有高能量密度的材料中使用的潜在复合材料。 BNN玻璃陶瓷是一类与表现出高击穿强度的非晶相结合高介电常数的结晶相的材料的一部分。这些综合性能导致具有高能量密度的复合体系。目前的研究集中于寻找玻璃陶瓷的界面和能量存储特性之间的关系。


离子含量

固体氧化物燃料电池(SOFC)已经受到越来越多的关注,近年来作为环保的电源,特别是那些在400的中间温度(它)范围内操作 - 800℃。这是由于它们在设计的灵活性,更广泛可用的燃料,并且在分布式和便携式电源的潜在用途。然而,当前的固体氧化物燃料电池不会在这些中间温度提供足够的功率,并且必须在等于或高于1000℃,这是太高了在技术,如燃料电池汽车(燃料电池汽车)的使用操作。一种有效的IT-SOFC的一个关键组成部分是与在中间温度高离子导电率的固体氧化物电解质。我们组继续调查稀土掺杂的氧化铈的特性,在IT-SOFC的电解质使用的最有前途的材料。

SOFC Diagram

从netl.doe.gov一个固体氧化物燃料电池的操作的示意图


铁电材料:有效巨大的介电常数

钛酸钡(BaTIO3,BT)是公知的用于其优异的介电(ε'〜3500)和压电性能,这允许其在各种电子应用中利用的材料,例如该材料的capacitors.the高的相对介电常数和低介电损耗是在微电子工业的青睐,因为它使设备小型化。异常高的相对介电常数(ε”〜104-105)可以在合成的纳米晶(250 nm)的BT陶瓷使用起始纳米晶BT粉末和放电等离子烧结(SPS)技术来诱导。这个非常高的相对介电常数被称为巨大介电常数。 SPS是一种快速烧结技术,其允许陶瓷,同时保持小的晶粒尺寸的致密化由于所采用的烧结时间短和相对低的烧结温度。

colossal这项工作涉及通过使用SPS技术和纳米晶BT起始粉末诱导巨介电常数。是为了更好地理解和调查与BT陶瓷的巨大介电常数相关联的偏振机制上SPS BT陶瓷进行介电谱分析。在这里,我们表明,除了界面极化机制,已为巨大的介电常数的起源在BT陶瓷被广泛接受,跳跃极化机制共存,作为额外的极化机制,促进BT陶瓷的巨大介电常数。为此,计算每个极化的巨大介电常数的相对贡献:65%的跳频极化,20%界面极化,和15%的电极的效果。


压电

但目前对于压电材料的开发未基于铅的巨大需求。材料的一个这样的基团是所述NA1-xKxNBO3 (NKN) system. 当前 research on this material is focused on growth of the crystal in the <111> orientation. By carefully controlling the temperature and pressure conditions on crystal growth we hope to be able to achieve this orientation via solvothermal and microwave-assisted synthesis. Recent experiments are focused on measuring the dielectric permittivity of a slurry 的 pure NKN crystals grown through the solvothermal method.

而不是使用常规的方法来溶剂热合成,其中化学溶液的高压釜内暴露于环境中,我们的方法是代替密封在氟聚合物袋的化学溶液。该方法最小化由于颗粒沉降瞬态生长条件,并允许多个实验被同时运行。两个端点以及该系统的分数组合物已经通过这种方法成功地合成。 X射线衍射表明,该方法是成功地消除碳酸盐杂质是在NKN增长与大气反应的结果普遍。另外,反应时间对颗粒尺寸的影响已被记录与NKN系统。

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SEM的NA0.5K0.5NBO3 组合物示出了立方体状晶体结构。

目前的研究集中在测量NKN的浆料的电介质的介电常数。这是正在执行,以便更好地理解热处理前的介电行为和晶体的近场粒子相互作用。在一系列的组合物和加载量的测量正在进行中。用纯NKN晶体的介电​​测量一起,工作计划阐明这种材料的再三下报告的热性能。热扩散系数,DSC和TGA测量计划在将来的调查。


电介质:双烧绿石的介电特性

作为全球增长的能源需求,需要改善的电气元件,以跟上技术进步的步伐。具有高效率,大容量的能量存储介电材料将允许更小的,更高效的电容器。与烧绿石晶体材料(一2B2O7)最近已成为有吸引力的介质。

铋系烧绿石已被广泛研究,因为它们有吸引力的组成依赖介电性能。高电容率的值(通常高于100),低介电损耗和低的烧结温度(1000℃±150)的组合使得它们可用于对嵌入式电容和多层陶瓷电容器(MLCC)介电元件的良好材料。

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在过去的几十年中,大量的研究已经为了解释一个现象,那就是常见的几种烧绿石和所有双烧绿石完成。为了理解的起源和必要的条件为介电弛豫双向的介电特性2TI2O7 已被全面的研究作为温度和频率的函数,以便澄清松弛的在该材料中的存在,并且反过来,更好地了解在双向的烧绿石所观察到的电介质松弛现象的性质。

烧绿石晶体结构。