研究目的
研究锶对锶改性钛酸钙铜(CSCTO)结构、微观结构、介电及电学性能的影响,以探索其在超级电容器等储能器件中的潜在应用。
研究成果
CSCTO陶瓷具有立方对称性、高介电常数和低损耗特性,这归因于空间电荷极化和麦克斯韦-瓦格纳弛豫效应。该材料在超级电容器和微电子器件领域展现出应用潜力,其非德拜弛豫行为及与氧空位相关的活化能值得关注。未来工作可聚焦于提升性能以实现实际应用。
研究不足
该研究仅限于特定组分(5摩尔%锶掺杂)和合成方法;高温处理可能产生的潜在杂质或缺陷会影响结果;铁电回线显示出损耗行为,表明存在漏电流;可进一步探索掺杂水平和工艺条件的优化。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用高温陶瓷工艺路线合成CSCTO材料,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、LCR测试仪和铁电测试仪进行结构、微观结构、介电及电学性能分析,并运用麦克斯韦-瓦格纳弛豫理论和阻抗谱等理论模型。
2:样品选择与数据来源:
样品以高纯度前驱体(碳酸锶、碳酸钙、氧化铜、二氧化钛)为原料,按特定粒径称量配比后经研磨、加热、压片及烧结制备而成。
3:实验设备与材料清单:
设备包括理学SmartLab X射线衍射仪、ZEISS EVO10扫描电镜(配能谱仪)、N4L LCR测试仪、Radiant Precision Premier-II铁电测试仪、液压机及管式炉;材料包含碳酸锶(纯度98%)、碳酸钙(纯度99%)、氧化铜(粒径<50nm,纯度99.99%)、二氧化钛(粒径<21nm,纯度99.99%)、聚乙烯醇粘结剂及银浆。
4:99%)、二氧化钛(粒径<21nm,纯度99%)、聚乙烯醇粘结剂及银浆。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:前驱体经研磨后600°C煅烧5小时并淬火,使用液压机制备压片,1200°C烧结12小时,通过XRD、SEM/EDS表征物相与形貌,LCR测试仪测量25-315°C温度范围及1kHz-2MHz频率下的电学性能,室温下测定铁电回线。
5:数据分析方法:
采用阻抗谱分析技术,通过ZSIMPWIN 2.0软件拟合奈奎斯特图,利用阿伦尼乌斯方程计算活化能,并应用多种介电性能与导电率公式进行数据处理。
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X-Ray diffractometer
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Structural analysis to identify phase and symmetry of the sample
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