研究目的
研究陶瓷含量对(KNNL-Z)/PVDF 0-3复合材料晶体结构、形貌、密度以及介电和压电性能的影响,并改善这些性能以实现其在电子器件中的潜在应用。
研究成果
KNNL-Z/PVDF复合材料随着陶瓷含量增加,其介电和压电性能得到提升,在80 wt.% KNNL-Z时达到39 pC/N的压电系数和272的介电常数,并在30天内保持良好稳定性。陶瓷促进了PVDF的相变,从而提升性能,这一现象可用渗流理论解释。
研究不足
该研究仅限于特定成分和加工条件;未评估超过30天的可扩展性和长期耐久性。热压工艺可能引入影响性能的孔隙。
1:实验设计与方法选择:
研究通过传统固相反应法合成KNNL-Z陶瓷,并采用热压工艺与PVDF制备复合材料。检测方法包括XRD、SEM、FTIR、密度测量及电学性能表征。
2:样本选择与数据来源:
样品制备采用PVDF基体中不同KNNL-Z含量(40-80 wt.%)。数据源自实验室实测。
3:实验设备与材料清单:
高纯氧化物及碳酸盐(K2CO3、Na2CO3、Nb2O5、Li2CO3、ZrO2)、PVDF聚合物、乙醇、PVA粘结剂、银浆、硅油。设备:磁力搅拌器、球磨机、烧结炉、热压机、XRD衍射仪(布鲁克AXS D8-Focus)、扫描电镜(SU-8010)、红外光谱仪(NEXUS 670)、电子重力仪(DE-200M)、LCR测试仪(E4990A)、准静态d33测试仪(PM-200)。
4:Na2CONb2OLi2COZrO2)、PVDF聚合物、乙醇、PVA粘结剂、银浆、硅油。设备:
4. 实验流程与操作步骤:陶瓷粉体制备:混合、球磨、煅烧、压片、烧结。复合材料制备:KNNL-Z与PVDF混合、搅拌、超声分散、热压成型。表征分析:XRD物相分析、SEM微观形貌、FTIR物相含量、密度测量、极化老化后电学性能测试。
5:0)、红外光谱仪(NEXUS 670)、电子重力仪(DE-200M)、LCR测试仪(E4990A)、准静态d33测试仪(PM-200)。 实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:采用谢乐公式计算晶粒尺寸,相含量计算方程、混合定律计算密度,介电与压电性能采用标准公式分析。
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XRD diffractometer
D8-Focus
Bruker
Analyze crystal phases of samples
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SEM
SU-8010
Hitachi
Observe surface microstructures of samples
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FTIR spectrometer
NEXUS 670
Thermo Nicolet
Perform FTIR spectra analysis
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LCR meter
E4990A
Keysight Technologies
Determine conductivity and dielectric properties
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Electronic gravity meter
DE-200M
DahoMeter
Measure bulk density using Archimedes principle
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Quasi-static d33-meter
PM-200
Piezotest
Measure piezoelectric coefficient
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