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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 一项新颖研究：氧化石墨烯对水热法合成的镧铁氧体基纳米电子陶瓷的形貌、晶体结构、光学及电学性能的影响

    摘要： 采用水热法制备了不同氧化石墨烯含量的镧铁氧体基纳米复合材料，研究了样品的晶体结构、形貌特性、电学及光学性能。X射线衍射结果表明所有纳米电陶瓷均为具有正交结构的 polycrystalline（多晶）。扫描与透射电子显微镜结果显示铁酸铋/氧化石墨烯粉末具有纳米结构。计算了不同氧化石墨烯含量下纳米电陶瓷的光学带隙，通过温度依赖性电导率测量研究了样品的电学性能，测试表明电导率随温度升高和所有样品中氧化石墨烯掺杂剂的变化而改变。纳米复合材料的活化能值随氧化石墨烯含量增加而降低。在室温下测量了镧铁氧体/氧化石墨烯纳米复合材料（实部和虚部）相对于频率变化（1千赫-5兆赫）的介电性能，估算了样品的相对介电常数、介电损耗和交流电导率值，结果显示这些数值随频率增加而增大。在室温下测量了所有镧铁氧体/氧化石墨烯纳米电陶瓷的极化-电场滞回环，该环显示出适当的饱和特性，并具有增强的饱和极化和矫顽电场。研究结果表明，通过氧化石墨烯掺杂可改变镧铁氧体/氧化石墨烯纳米电陶瓷的物理和电学性能，这些材料可用于介电和铁电领域多种技术应用。

    关键词： 介电性能、氧化石墨烯、铁酸镧、铁电性、水热法

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 掺杂二氧化硅纳米粒子的聚氧化乙烯/聚乙烯吡咯烷酮共混基纳米复合材料的结构与介电性能研究

    摘要： 采用溶液浇铸法制备了以二氧化硅（SiO?）纳米颗粒为无机填料、聚环氧乙烷（PEO）与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）共混聚合物为有机基体（即(PEO–PVP)-x wt% SiO?；x=0、1、3和5）的无机/有机聚合物纳米复合材料（PNC）薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和介电弛豫谱（DRS）对材料进行表征，研究了SiO?纳米填料对球晶与多孔形貌、聚合物相容性、PEO晶粒尺寸、结晶度、聚合物-聚合物及聚合物-纳米颗粒相互作用的影响，以及20Hz至1MHz范围内介电与电学分散行为和结构动力学特性。研究发现：仅需添加1wt% SiO?即可显著改变共混基体的多孔形貌、相容相结构和PEO晶粒长度，且随填料浓度增至5wt%进一步变化。室温下这些PNC薄膜在射频范围（20kHz–1MHz）的复介电常数实部约2，介电损耗角正切值低于0.03（数值极低）。低音频频率下的界面极化效应使材料复介电常数随频率从1kHz降至20Hz线性提升2-4倍，证实其频率可调谐介电特性。3wt% SiO?-PNC薄膜在30-60°C温区的介电研究表明其具有热激活介电特征，介电弛豫时间和直流电导率的温度依赖性符合阿伦尼乌斯行为（活化能0.2-0.3eV）。这些介电与电学参数表明该PNC薄膜在开发新型电活性功能材料方面具有应用前景，可作为柔性天然可降解有机电子器件中介电基底和电绝缘聚合物纳米电介质材料。

    关键词： 电导率、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、介电性能、聚合物纳米复合材料

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 掺杂钆的BiFeO3:BaTiO3（3:2）多铁性陶瓷材料的结构与电学性能

    摘要： 通过高温固相反应技术制备了钆掺杂BiFeO3:BaTiO3（3:2）多铁性陶瓷。室温X射线衍射（XRD）分析证实产物形成了菱方晶系化合物。不同掺杂浓度下制备样品的平均粒径为35-55纳米，扫描电镜（SEM）研究确认其平均晶粒尺寸小于100纳米。退火后化合物的SEM显示晶粒均匀分布，形成致密陶瓷，平均晶粒尺寸约4微米。介电研究表明：材料在室温下的介电常数（εr）和损耗角正切（tanδ）随掺杂浓度增加而降低，其温度依赖性变化可通过麦克斯韦-瓦格纳机制解释。根据300℃下不同掺杂浓度的奈奎斯特图获取了晶粒电阻（Rb）和晶粒电容（Cb）数值，通过0.19-0.45电子伏特范围内的频率相关交流电导率（σac）曲线计算得到活化能（Ea）为0.19-0.45电子伏特。极化-电?。≒-E）滞后回线测得样品剩余极化为0.53微库仑/平方厘米。采用超导量子干涉仪（SQUID）研究了最低掺杂浓度下Gd掺杂BiFeO3:BaTiO3（3:2）样品的铁磁行为，测得室温剩余磁化强度为0.0235emu/g。

    关键词： 多铁性陶瓷、介电性能、铁电性能、Gd掺杂BiFeO3:BaTiO3、铁磁性能

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • PbO–B2O3–BaO–SiO2玻璃添加剂对射频应用中Ba0.5Sr0.5TiO3陶瓷介电性能的影响

    摘要： 本研究探讨了PbO-B2O3-BaO-SiO2（PBBS）玻璃添加剂（按重量百分比递增）对Ba0.5Sr0.5TiO3（BST0）陶瓷烧结、物相及介电性能的影响。采用传统固相反应法合成Ba0.5Sr0.5TiO3（BST0）陶瓷，通过熔融淬火工艺制备PBBS玻璃。分别添加3%、5%、8%和10%（重量比）的PBBS玻璃（对应BST3、BST5、BST8和BST10）作为助烧剂以降低烧结温度。玻璃添加剂通过液相促进低温烧结，在相应烧结温度下形成液相环境。将液相烧结陶瓷结果与1523K烧结的BST0陶瓷进行对比，其中含10%玻璃的BST10显示出最低烧结温度1148K。Rietveld精修分析证实BST0陶瓷形成单一立方晶系物相。所有液相烧结陶瓷的X射线衍射图谱表明玻璃与BST0陶瓷反应微弱且不影响晶体结构。在20-450K温度范围和1kHz-1MHz频率范围内进行介电表征，结果显示转变温度随玻璃添加量变化而移动，所有组分在室温均呈现顺电相。在8.5-11GHz微波频段室温测试中，BST10表现出最稳定的最高介电常数（εr平均值=27）和最低介电损耗（tanδ≈0.121）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱通过分子振动与化学键检测确认目标组分的形成。该合成陶瓷具有低成本优势，有望应用于射频领域。

    关键词： 介电性能、玻璃、烧结、转变温度、煅烧

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • B位取代对钐正铁氧体多晶结构和介电性能的影响

    摘要： 采用传统固相反应法制备了SmFeO3、SmFe0.5Co0.5O3和SmFe0.5Cr0.5O3多晶样品。粉末X射线衍射图谱证实形成了无杂相的正交结构。研究了烧结样品的介电和阻抗性能随温度（300K至550K）及频率（100Hz至50MHz）的变化关系。介电研究表明在自旋重取向温度附近存在有趣的介电异常现象，暗示磁有序参数与电有序参数可能存在耦合。通过跃迁机制解释了交流电导率随温度的变化行为，并发现掺杂样品的激活能降低。奈奎斯特图和电模量谱揭示了烧结样品的晶粒与晶界贡献。实验结果表明通过改变B位离子可调控钐正铁氧体中的自旋重取向。

    关键词： 介电性能、正铁氧体、阻抗谱、钙钛矿、多铁性材料

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 可控包覆聚吡咯的碳化硅纳米线核壳纳米结构：一种增强电磁辐射衰减特性的简便方法

    摘要： 在碳化硅（SiC）纳米线上连续包覆聚吡咯（PPy）壳层形成核壳纳米结构，并通过控制聚合速率有效调节壳层厚度。与纯SiC纳米线复合材料相比，负载PPy@SiC纳米线的复合材料其ε′和ε′′值随壳层增厚显著增强。当复合材料中负载5 wt% PPy@SiC纳米线时，在3.67-18.00 GHz和4.13-18.00 GHz频段可分别实现低于?10 dB和?20 dB的电磁吸收（EA）带宽。同时有效EA带宽可达6.88 GHz，最强反射损耗为?58.6 dB。

    关键词： 介电性能、聚吡咯、碳化硅纳米线、核壳纳米结构、电磁吸收

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 采用具有双壳结构取向Bi2S3纳米棒的聚偏氟乙烯基纳米复合材料，实现高介电性能与损耗抑制

    摘要： 对于聚合物基纳米复合材料而言，设计填料的纳米结构、其在基体中的分布以及与聚合物的界面关系对实现高介电性能至关重要。本研究通过单向拉伸法将包覆均匀SiO2和聚多巴胺（PDA）双层壳层的一维半导体Bi2S3纳米棒平行排列导入聚偏氟乙烯（PVDF）基体，制备了Bi2S3@SiO2@PDA/PVDF纳米复合材料。通过对比无壳层或未取向的Bi2S3填料体系，系统研究了取向化Bi2S3@SiO2@PDA/PVDF的介电性能。采用微电容器模型精确计算了垂直方向的介电常数。绝缘SiO2@PDA双层包覆导电Bi2S3纳米棒显著降低了复合材料的介电损耗，而一维Bi2S3@SiO2@PDA纳米棒的取向赋予材料电学各向异性——该特性既通过双向J-V曲线测定获得验证，又经三维有限元分析明确揭示了核壳结构填料取向对局部电场和电流密度分布的影响。本研究为高性能介电材料设计提供了简便有效的解决方案。

    关键词： 聚合物基复合材料、各向异性、数值模拟、介电性能、有序结构、核壳结构

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • Eu3+离子取代对Y3?xEuxAl5O12 (0.00?≤?x?≤?0.10)陶瓷介电性能的影响

    摘要： 本研究报道了Eu替代对Y3?xEuxAl5O12（0.0 ≤ x ≤ 0.1，即YAG:xEu3+）导电性和介电性能的影响。所有样品均采用固相法制备。通过X射线粉末衍射和透射电子显微镜确认了YAG相的形成。研究发现，由于Y3+与Eu3+离子半径差异，随着替代量增加晶格参数逐渐增大。研究系统考察了4f镧系元素Eu3+离子（浓度范围0.00 ≤ x ≤ 0.1）在不同掺杂浓度下对YAG（Y3Al5O12）及YAG:xEu3+陶瓷电学与介电性能的影响。通过测试高达5.0 MHz频率下的介电损耗、介电常数、损耗角正切及交/直流导电性，深入分析了掺杂与未掺杂YAG陶瓷的电学特性。实验结果表明：Eu3+离子替代（特别是x=0.05时）显著改变了YAG陶瓷的损耗机制、导电性和介电常数，这可能源于4f轨道Eu离子与3d轨道Al离子对导电机制的贡献。因此，Eu3+可占据YAG:xEu3+陶瓷中Oh（八面体）和Td（四面体）对称性的特殊晶格位点。

    关键词： 电导率、固态合成法、YAG（钇铝石榴石）、介电性能、Eu3?离子取代

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 柔性KTa0.2Nb0.8O3-BaTiO3/P(VDF-TrFE-CTFE)纳米复合材料的介电性能增强与能量密度提升

    摘要： 本工作通过简易的一锅水热法合成了KTa0.2Nb0.8O3–BaTiO3（KTN–BT）复合纳米颗粒。采用溶液浇铸法制备了以聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯三氟乙烯)P(VDF-TrFE-CTFE)为基体、不同摩尔比KTN–BT复合填料为填料的柔性纳米复合薄膜。研究表明，向KTN中引入BT可减小晶粒尺寸并形成均匀形貌，从而提升纳米复合薄膜的介电常数、击穿强度和能量密度。典型地，含40体积% KTN–BT的纳米复合薄膜在100 Hz下具有322的介电常数，是纯聚合物的8.7倍。此外，填料含量<10体积%的纳米复合薄膜可实现超过300 MV m?1的高击穿强度。含2体积% KTN–BT填料的薄膜能量密度比纯P(VDF-TrFE-CTFE)聚合物高61.4%（7.1 J cm?3对比4.4 J cm?3）。这些纳米复合材料还表现出良好的柔韧性，在弯曲和折叠后仍保持优异的介电性能。所有性能提升使这些复合材料能够满足众多柔性电子器件和储能器件的要求。

    关键词： KTN–BT，介电性能，P(VDF-TrFE-CTFE)，纳米复合材料，能量密度

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • (Bi0.49Na0.49Ba0.02)TiO3-PVDF薄膜复合材料的制备与电学性能表征

    摘要： 通过传统陶瓷工艺路线制备了掺钡钛酸铋钠（即Bi0.49Na0.490.98Ba0.02）TiO3（BNBT）粉体。采用溶液浇铸法制备了BNBT-聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜复合材料。扫描电镜照片显示薄膜样品晶粒分布均匀且无裂纹/孔隙。研究发现PVDF中BNBT含量增加会提升介电常数并降低损耗因子（正切损耗）。在25-100°C温度范围内，对1kHz至1MHz频段内薄膜样品的多种电学性能进行了研究。所制复合薄膜用于探究：(a)性能与晶体结构的关系；(b)通过复数模量和阻抗谱分析弛豫与传导机制。通过实验数据与等效电路拟合分析了复合薄膜中晶粒的贡献。阻抗和模量参数研究表明存在非德拜型介电弛豫。根据交流电导率温度依赖性计算的活化能揭示了载流子的跳跃特性，进一步阐明了复合材料的传导过程与机制。

    关键词： 阻抗谱、介电性能、陶瓷-聚合物复合材料

    更新于2025-09-04 15:30:14