CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的研究

《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》篇一范文学术论文标题：CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究摘要：本文着重研究了CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能及储能性能。

通过实验测试和理论分析，探讨了其介电常数、介电损耗、击穿强度等关键参数，并对其储能密度、充放电性能等进行了深入研究。

本文旨在为该类型陶瓷材料在储能领域的应用提供理论支持和实践指导。

一、引言CaCu3Ti4O12基陶瓷作为一种新型功能材料，因其具有高介电常数、低介电损耗等优点，在储能领域具有广阔的应用前景。

研究其介电及储能性能，对于提高其在实际应用中的性能具有重要意义。

本文通过实验测试和理论分析，对CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能进行了深入研究。

二、实验方法与材料制备本实验采用传统固相反应法制备CaCu3Ti4O12基陶瓷。

首先，将原料按一定比例混合、球磨、干燥，然后进行预烧、成型和烧结等工艺过程。

在制备过程中，严格控制温度、时间和气氛等参数，以保证陶瓷材料的性能稳定。

三、介电性能研究1. 介电常数与介电损耗：通过测量不同频率下CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电常数和介电损耗，发现其介电常数随频率的增加而降低，而介电损耗则随频率的增加呈现先减小后增大的趋势。

这表明该材料在高频下具有较好的介电性能。

2. 击穿强度：通过测量击穿电压和击穿场强，发现CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较高的击穿强度，表明其具有较好的绝缘性能。

四、储能性能研究1. 储能密度：通过测量不同电场下的充放电性能，发现CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较高的储能密度。

随着电场的增加，储能密度逐渐增大，但当电场达到一定值时，储能密度趋于饱和。

2. 充放电性能：该材料具有较好的充放电性能，充放电过程中无明显的极化现象。

此外，该材料具有较快的充放电速度和较低的内耗。

五、结果讨论根据实验结果，CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较高的介电常数、较低的介电损耗和较高的击穿强度，这使其在储能领域具有广阔的应用前景。

《巨介电CaCu3Ti4O12陶瓷的还原再氧化制备及掺杂改性研究》一、引言巨介电材料因其高介电常数和低损耗特性在电子和电力工业中具有广泛的应用前景。

其中，CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷因其独特的晶体结构和优异的介电性能，成为当前研究的热点。

本文旨在探讨巨介电CaCu3Ti4O12陶瓷的还原再氧化制备工艺及其掺杂改性研究，以期为该材料的实际应用提供理论支持。

二、制备方法及工艺1. 还原再氧化制备CaCu3Ti4O12陶瓷的制备过程主要包括原料混合、成型、烧结和还原再氧化等步骤。

首先，将原料按照一定比例混合均匀，经过成型工艺制成坯体。

然后，在高温下进行烧结，使坯体形成致密的陶瓷结构。

接着，对烧结后的陶瓷进行还原再氧化处理，以改善其介电性能。

2. 掺杂改性研究为了进一步提高CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能，本文还研究了掺杂改性方法。

通过向陶瓷中添加适量的掺杂元素，改变其晶体结构和电子结构，从而提高其介电性能。

常用的掺杂元素包括稀土元素、过渡金属元素等。

三、实验结果与分析1. 还原再氧化对介电性能的影响实验结果表明，经过还原再氧化处理的CaCu3Ti4O12陶瓷，其介电常数得到显著提高，同时损耗降低。

这是因为在还原过程中，部分Cu离子被还原为Cu+，从而在氧化过程中形成Cu/Cu+混合态。

这种混合态结构有助于提高陶瓷的介电性能。

2. 掺杂改性对介电性能的影响通过向CaCu3Ti4O12陶瓷中添加不同掺杂元素，发现掺杂后的陶瓷具有更高的介电常数和更低的损耗。

例如，添加稀土元素可以改善陶瓷的晶体结构，提高其介电性能；而添加过渡金属元素则有助于提高陶瓷的导电性能，从而进一步提高其介电性能。

四、结论本文研究了巨介电CaCu3Ti4O12陶瓷的还原再氧化制备及掺杂改性方法。

实验结果表明，还原再氧化处理可以显著提高陶瓷的介电性能；而掺杂改性则可以通过改变晶体结构和电子结构，进一步提高陶瓷的介电性能。

这些研究为CaCu3Ti4O12陶瓷的实际应用提供了理论支持。

《B位施主-受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷及其介电性能的研究》篇一B位施主-受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷及其介电性能的研究一、引言随着电子技术的飞速发展，陶瓷材料在电力、电子、通信等领域的应用日益广泛。

其中，高击穿场强陶瓷材料因其出色的绝缘性能和介电性能，被广泛应用于高电压、高频率、高功率的电路中。

而CaCu3Ti4O12基陶瓷材料以其优异的物理性能和良好的应用前景，受到了广大科研工作者的关注。

然而，如何进一步提高其击穿场强和介电性能，仍是一个重要的研究课题。

二、B位施主/受主离子共取代制备技术针对上述问题，本研究采用B位施主/受主离子共取代技术来制备高击穿场强的CaCu3Ti4O12基陶瓷。

该技术通过在B位（即Ti位）引入施主离子和受主离子，以改变材料的电子结构和晶格结构，从而提高其击穿场强和介电性能。

施主离子通常具有较少的正电荷，能够向材料提供电子；而受主离子则具有较多的正电荷，能够从材料中吸引电子。

通过精确控制施主/受主离子的含量和种类，可以实现对材料电子结构和晶格结构的精确调控。

三、实验过程及材料制备在实验过程中，我们首先选择了适当的施主离子和受主离子。

考虑到与CaCu3Ti4O12基陶瓷的兼容性和实验条件，我们选择了Al3+、Cr3+等作为施主离子，以及Nb5+、Ta5+等作为受主离子。

然后，通过溶胶-凝胶法合成前驱体溶液，经过旋涂、烧结等工艺制备出CaCu3Ti4O12基陶瓷。

在制备过程中，我们严格控制了施主/受主离子的含量和种类，以确保制备出的材料具有优异的性能。

四、结果与讨论通过实验，我们成功制备出了B位施主/受主离子共取代的CaCu3Ti4O12基陶瓷。

与未改性的CaCu3Ti4O12陶瓷相比，其击穿场强和介电性能得到了显著提高。

具体来说，当施主/受主离子的含量达到一定比例时，材料的击穿场强可提高约30%，介电损耗则有所降低。

CaCu3Ti4O12介电陶瓷的掺杂及其介电性能研究的
开题报告
一、研究背景及意义
透明电子器件的发展推动了介电陶瓷材料的优化和应用。

CaCu3Ti4O12 (CCTO)是一种具有高比电容、低损耗和线性电容性能的新型介电陶瓷材料。

然而，CCTO存在着极高的电阻率和极低的荷载容量，同时其饱和极化电流也十分低。

这些特性限制了CCTO在实际应用中的性能和效率，因此对其进行掺杂以改善其电学性能至关重要。

二、研究内容及方法
本研究将对CCTO进行掺杂，通过比较不同掺杂元素对CCTO的电学性能的影响，找到合适的掺杂方式来改善其性能。

具体而言，我们将掺入La、K、Mg、Al、Cr等元素，并制备固态反应样品。

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、热重分析等方法分析样品的结构、形貌和热稳定性，以及采用介电测试仪测试其介电性能，包括介电常数、介电损耗和电压依存性等。

三、预期结果与应用前景
本研究预期可以改进CCTO的电学性能，特别是提高其荷载容量和分析其极化机制。

这将有助于推动CCTO在电子设备领域的应用，比如在电容器、滤波器、天线和高频元件等方面。

此外，本研究也对材料掺杂和其性能的关系提供了一定的理论支持和实验数据。

《B位施主-受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷及其介电性能的研究》篇一B位施主-受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷及其介电性能的研究摘要：本文研究了B位施主/受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷的方法，并对其介电性能进行了深入探讨。

通过施主和受主离子的共取代，成功制备了具有优异介电性能的陶瓷材料，并对其结构、形貌、电性能等方面进行了系统研究。

一、引言随着电子设备的快速发展，对高性能陶瓷材料的需求日益增长。

CaCu3Ti4O12（CCTO）基陶瓷因其高介电常数、低介电损耗等优点，在电子设备中具有广泛的应用前景。

然而，其击穿场强较低，限制了其在高压设备中的应用。

为了提高CCTO基陶瓷的击穿场强，本研究采用B位施主/受主离子共取代的方法，以期获得具有高击穿场强和优异介电性能的陶瓷材料。

二、实验方法1. 材料制备本实验选用CaCu3Ti4O12为基体材料，通过B位施主/受主离子共取代的方法，引入适量的离子以优化材料的性能。

制备过程中，采用传统的固相反应法，将原料按一定比例混合、研磨、压片、烧结，得到CCTO基陶瓷样品。

2. 性能测试对制备得到的陶瓷样品进行X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等结构分析，以及介电性能测试。

三、结果与讨论1. 结构分析XRD分析结果表明，施主/受主离子共取代后，CCTO基陶瓷的晶体结构保持不变，但仍发生了微小的晶格畸变。

SEM观察显示，共取代后的陶瓷样品具有致密的微观结构，晶粒尺寸均匀。

2. 介电性能在频率为1kHz~1MHz的范围内，对陶瓷样品的介电常数和介电损耗进行了测试。

结果表明，施主/受主离子共取代后，CCTO基陶瓷的击穿场强得到显著提高，同时介电常数和介电损耗均有所降低。

此外，还发现共取代后的陶瓷材料具有较好的温度稳定性。

3. 机制探讨施主/受主离子共取代可有效调节B位离子的价态和浓度，从而影响材料的电子结构和能带结构。

《B位施主-受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷及其介电性能的研究》篇一B位施主-受主离子共取代制备高击穿场强CaCu3Ti4O12基陶瓷及其介电性能的研究一、引言随着电子技术的飞速发展，陶瓷材料在电子器件中的应用日益广泛。

其中，CaCu3Ti4O12（CCTO）基陶瓷因其优异的介电性能和稳定的物理化学性质，在高频、高温等复杂环境下表现出良好的应用前景。

然而，如何进一步提高其击穿场强，以适应更高电压、更大功率的电子设备需求，成为当前研究的热点问题。

本文以B位施主/受主离子共取代的方法，对CCTO基陶瓷进行改性，以提高其击穿场强和介电性能。

二、B位施主/受主离子共取代的原理及方法B位施主/受主离子共取代是指在CCTO基陶瓷的B位（即Ti 位）同时引入施主离子和受主离子，通过改变离子的价态和电荷分布，调整材料的电子结构和电性能。

这种方法可以在不改变材料晶体结构的前提下，有效地调整材料的电学性能。

具体实验方法包括：选择适当的施主离子和受主离子，通过固相反应法将它们引入CCTO基陶瓷中，制备出不同施主/受主离子比例的样品。

通过X射线衍射（XRD）等手段对样品的晶体结构进行分析，确保样品的晶体结构稳定。

三、实验结果与分析1. 样品制备与表征通过固相反应法成功制备了不同施主/受主离子比例的CCTO 基陶瓷样品。

利用XRD对样品进行晶体结构分析，发现施主/受主离子的引入没有改变CCTO基陶瓷的晶体结构，证明了B位施主/受主离子共取代方法的可行性。

2. 击穿场强与介电性能实验结果显示，B位施主/受主离子共取代可以有效提高CCTO基陶瓷的击穿场强。

随着施主/受主离子比例的增加，样品的击穿场强呈现出先增加后减小的趋势。

同时，样品的介电性能也得到了显著提高。

这主要是由于施主/受主离子的引入调整了材料的电子结构和电荷分布，从而改善了材料的电学性能。

3. 机制探讨B位施主/受主离子共取代提高击穿场强和介电性能的机制主要包括两个方面：一是施主/受主离子的引入可以调整材料的能带结构，降低电子在能带间的跃迁难度，从而提高材料的导电性能；二是施主/受主离子的引入可以改善材料的晶界结构，降低晶界电阻，从而提高材料的击穿场强和介电性能。

《CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能研究》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，陶瓷材料因其独特的物理和化学性质在电子器件中扮演着越来越重要的角色。

CaCu3Ti4O12基陶瓷作为一种新型的电子陶瓷材料，具有优异的介电性能和储能性能，因此在电容器、滤波器、传感器等电子设备中有着广泛的应用前景。

本文将针对CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电及储能性能进行深入研究，以期为相关领域的研发和应用提供有益的参考。

二、CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能研究1. 介电常数与介电损耗介电性能是陶瓷材料的重要物理性质之一，而介电常数和介电损耗则是评价介电性能的两个关键指标。

在CaCu3Ti4O12基陶瓷中，介电常数的大小直接影响到电容器的容量，而介电损耗则关系到能量的损失和器件的效率。

因此，研究CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电常数和介电损耗具有重要意义。

通过实验测定，我们发现CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较高的介电常数和较低的介电损耗。

这主要得益于其独特的晶体结构和良好的微观组织。

此外，我们还发现，通过调整掺杂元素和烧结工艺，可以进一步优化CaCu3Ti4O12基陶瓷的介电性能。

2. 频率与温度稳定性在实际应用中，陶瓷材料的介电性能往往受到频率和温度的影响。

因此，研究CaCu3Ti4O12基陶瓷在不同频率和温度下的介电性能，对于评估其在实际应用中的可靠性具有重要意义。

我们发现，CaCu3Ti4O12基陶瓷在较宽的频率范围内表现出良好的介电性能稳定性。

同时，在一定的温度范围内，其介电性能也表现出较好的稳定性。

这表明CaCu3Ti4O12基陶瓷具有较好的频率和温度稳定性，适合应用于对介电性能稳定性要求较高的电子设备。

三、CaCu3Ti4O12基陶瓷的储能性能研究储能性能是衡量陶瓷材料在电能存储领域应用潜力的重要指标。

CaCu3Ti4O12基陶瓷因其高介电常数和低损耗特性，在电能存储方面展现出良好的应用前景。

《还原烧结条件下巨介电CaCu3Ti4O12陶瓷的制备及其再氧化效应的研究》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，巨介电材料因其独特的电性能在电子器件中扮演着越来越重要的角色。

CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷作为其中一种具有巨大介电常数的材料，近年来受到了广泛的关注。

然而，其制备过程及性能受烧结条件影响较大，尤其是还原烧结条件下的制备工艺及再氧化效应对其性能的影响尚未得到充分研究。

因此，本文旨在探讨还原烧结条件下巨介电CaCu3Ti4O12陶瓷的制备方法，并对其再氧化效应进行深入研究。

二、制备方法1. 材料选择与配比本研究选用高纯度的CaO、CuO和TiO2作为原料，按照CaCu3Ti4O12的摩尔比进行配比。

2. 制备过程首先，将原料进行球磨、干燥、过筛等工艺，得到均匀的粉体。

然后，在还原气氛下进行烧结，烧结温度为1000-1200℃，保温时间为2-4小时。

最后，对烧结得到的CCTO陶瓷进行再氧化处理。

三、再氧化效应研究1. 再氧化处理方法再氧化处理是在空气或氧气气氛下进行，处理温度和时间根据实验需求进行调整。

2. 再氧化对CCTO陶瓷性能的影响再氧化处理可以显著提高CCTO陶瓷的介电性能。

经过再氧化处理的CCTO陶瓷，其介电常数有所提高，同时介电损耗也有所降低。

此外，再氧化处理还可以改善CCTO陶瓷的微观结构，使其晶粒更加均匀、致密。

四、结果与讨论1. 制备结果通过还原烧结法成功制备了CCTO陶瓷，并对其进行了再氧化处理。

SEM图像显示，再氧化处理后的CCTO陶瓷晶粒更加均匀、致密。

2. 再氧化效应分析再氧化效应对CCTO陶瓷的性能产生了积极影响。

分析认为，再氧化处理能够使CCTO陶瓷中的缺陷得以修复，提高其电导率；同时，再氧化过程可能引起了CCTO陶瓷中氧空位的形成或迁移，从而改善了其介电性能。

此外，再氧化处理还可能改变了CCTO 陶瓷的微观结构，使其晶粒更加均匀、致密，进一步提高了其介电性能。

《CaCu3Ti4O12介电陶瓷温度稳定性调控及机理研究》篇一一、引言随着电子技术的飞速发展，介电陶瓷在电子设备中的应用越来越广泛。

CaCu3Ti4O12（CCTO）介电陶瓷因其优异的介电性能和稳定的物理化学性质，在高频、高温、高功率等应用场景中表现出显著的优势。

然而，其温度稳定性仍有待提高以满足更严格的应用需求。

因此，对CCTO介电陶瓷的温度稳定性调控及机理研究具有重要的科学意义和应用价值。

二、CaCu3Ti4O12介电陶瓷概述CaCu3Ti4O12（CCTO）介电陶瓷是一种具有高介电常数的材料，其结构特点决定了其具有优异的介电性能。

然而，其介电性能的稳定性受温度影响较大，导致在实际应用中存在局限性。

为了改善这一问题，研究人员不断探索各种方法来提高CCTO介电陶瓷的温度稳定性。

三、温度稳定性调控方法（一）掺杂改性掺杂是提高CCTO介电陶瓷温度稳定性的常用方法。

通过在CCTO中掺入适量的其他元素，可以调整材料的晶体结构、电子结构和能带结构，从而提高其温度稳定性。

例如，通过掺杂稀土元素或过渡金属元素，可以改善CCTO的介电性能和温度稳定性。

（二）制备工艺优化制备工艺对CCTO介电陶瓷的性能具有重要影响。

通过优化制备工艺，如调整烧结温度、保温时间、气氛等参数，可以改善CCTO的微观结构和性能，从而提高其温度稳定性。

此外，采用先进的制备技术，如溶胶凝胶法、水热法等，也可以有效提高CCTO的温度稳定性。

（三）复合材料法将CCTO与其他具有优异性能的介电材料进行复合，可以充分利用各自的优势，提高复合材料的温度稳定性。

通过调整复合材料的组成和比例，可以优化其介电性能和温度稳定性。

此外，复合材料法还可以改善CCTO的机械性能和加工性能，拓宽其应用领域。

四、温度稳定性调控机理研究针对CCTO介电陶瓷的温度稳定性调控机理，研究人员进行了深入的研究。

通过对材料的晶体结构、电子结构和能带结构进行分析，揭示了掺杂改性、制备工艺优化和复合材料法对CCTO 温度稳定性的影响机制。

收稿日期:2007-10-11作者简介:余之松(1967—　),男,湖北蕲春人,讲师,本科。

文章编号:1008-8245(2008)01-0010-04CaCu 3Ti 4O 12高介电陶瓷材料的制备和性能研究余之松1　任桂华2(1湖北师范学院,湖北黄石435002;2黄石理工学院,湖北黄石435003)摘　要:采用固相反应法制备了CaCu 3Ti 4O 12(CCT O )高介电陶瓷材料,X 射线衍射的结果表明,在烧结温度1100℃下保温20小时制备的CaCu 3Ti 4O 12样品的晶体结构为体心立方,晶格常数a c =0.7378n m,扫描电镜的形貌研究显示制备的样品致密均匀,晶粒尺寸一般在2～3μm 之间,晶界非常清晰。

介电性质的测量显示所制备的CaCu 3Ti 4O 12材料的介电常数随频率增加而减小,在频率为100Hz 时最大,达到65000;当频率为5kHz时,介电常数下降到最大时的10%;在100～3×105Hz 频率范围内,介电损耗随着频率的增加而减小,而在频率大于3×105Hz 时,介电损耗随着频率的增加而增加;当频率为3×105Hz 时,CCT O 的介电损耗最小为0.42。

关键词:CaCu 3Ti 4O 12陶瓷;固相反应法;介电常数中图分类号:O487 文献标识码:AOn the Preparati on and Properti es of CaCu 3Ti 4O 12Y U Zhisong 1　REN Guihua2(1Hubei Nor mal University,Huangshi Hubei 435000;2Huangshi I nstitute of Technol ogy,Huangshi Hubei 435003)Abstract:CaCu 3Ti 4O 12(CCT O )with high dielectric constant is p repared by s olid state reacti on .XRD patterns results show that the structure of CCT O calcined at 1100℃for 20h is body -centered -cubic with crystal constant ac =0.7378n m.SE M m icr ographs show that the grains of the s peci m ens are compact and unif or m,the grain size is ar ound 2～3μm and grain boundary see m s clear .D ielectric constant measure ments show that the dielectric constant of CCT Ocera m ics decreases with the increase of the frequency,it reaches its maxi m u m of 65000at 100Hz,and reaches its m ini m u m at 5000Hz,which is about 10%of the maxi m u m.The dielectric l oss decreases with the increasing of fre 2quency in the range of 100～3×105Hz,and increases when the frequency is larger than 3×105Hz,and the m ini 2mu m of the dielectric l oss is 0.42at 3×105Hz .Key words:CaCu 3Ti 4O 12cera m ics;s olid state reacti on;dielectric constant0　引言钙钛矿类化合物钛酸钡BaTi O 3有巨大的介电系数(ε=1000～20000),人们一直对它的研究充满了兴趣。