钛酸钡铁电陶瓷的导热系数
- 格式:docx
- 大小:14.85 KB
- 文档页数:1
实验 铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性曲线的测定一、目的要求1.掌握铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性的测试原理和方法;2.通过实验,深刻理解铁电电介质陶瓷材料的居里温度的概念、相变扩散的概念、以及铁电陶瓷材料改性研究的意义;3.掌握电桥法测定电介质材料低频介电性能的常用仪器、参数设定、以及影响测试精度的因素。
二、基本原理铁电电介质陶瓷材料是制备“2类瓷介固定电容器”、各种压电陶瓷器件等的主要材料。
以“2类瓷介固定电容器”为例,其基本参数之一,即为电容量温度特性,根据国家标准的规定,2类瓷介固定电容器的进一步分类也是依据电容量温度特性而进行的,而该参数设计的主要依据是所选用的电介质的介电常数温度特性。
铁电电介质陶瓷材料一般具有一个以上的相变温度点,其中的铁电相和顺电相之间的转变温度被称为是居里温度,介质的介电常数随着温度的变化曲线(ε-T 曲线)显示,随着温度的升高,在相变温度附近,介电常数会急剧增大,至相变温度处,介电常数值达到最大值;如果所对应的相变温度是居里温度,那么随着温度的继续增加,介电常数随温度的升高将按照居里-外斯(Curie-Weiss )定律的规律而减小。
居里-外斯定律为:CC T T εε∞=+− (1) (1)式中:C 为居里常数;T C 为铁电居里温度(对于扩散相变效应很小的铁电体,该温度通常比实际的ε-T 曲线的峰值温度小10º左右);ε∞表示理论上当测量频率足够大时所测定的只源自快极化贡献的介电常数。
铁电电介质陶瓷材料的ε-T 曲线的另一个特点是,与单晶铁电体相比,在居里峰两侧一定高度所覆盖的温度区间比较宽,该温度区间称为居里温区,即对于铁电陶瓷来说,其介电常数ε具有按居里区展开的现象,该现象被称为相变扩散。
通过对材料的显微组织结构的调整和控制,可以改变介质的居里温度,同时可以控制材料的相变扩散效应,从而达到调整和控制介质的居里温度和在一定温度区间内的介电常数-温度变化率的目的。
定义:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的资料,两侧概略的温差为1度(K,°C),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/m·K,此处的K可用°C代替).之五兆芳芳创作导热系数与资料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关.非晶体结构、密度较低的资料,导热系数较小.资料的含水率、温度较低时,导热系数较小.通常把导热系数较低的资料称为保温资料(我国国度尺度规则,凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的资料称为保温资料),而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的资料称为高效保温资料.经常使用资料的导热系数表表2 窗体资料导热系数窗框资料钢材铝合金 PVC PA 松木表 3 不合玻璃的传热系数玻璃类型玻璃结构(m) 传热系数K-w/(m2-k)单层玻璃经常使用资料导热系数 --深圳智通电子有限公司提供MetalMaterial Conductivity Density W/m-C kg/m 3Aluminum, 2024, Temper-T3 121 2.80E+03 Aluminum, 2024, Temper-T351 143 2.80E+03 Aluminum, 2024, Temper-T4 121 2.80E+03 Aluminum, 5052, Temper-H32 138 2.68E+03 Aluminum, 5052, Temper-O 144 2.69E+03 Aluminum, 6061, Temper-O 180 2.71E+03 Aluminum, 6061, Temper-T4 154 2.71E+03 Aluminum, 6061, Temper-T6 167 2.71E+03 Aluminum, 7075, Temper-O 130 2.80E+03 Aluminum, 7075, Temper-T6 130 2.80E+03 Aluminum, A356, Temper-T6 128 2.76E+03 Aluminum, Al-Cu, Duralumin, 95%Al-5%Cu 164 2.79E+03 Aluminum, Al-Mg-Si, 97%Al-1%Mg-1%Si-1%Mn 177 2.71E+03 Aluminum, Al-Si, Alusil, 80%Al-20%Si 161 2.63E+03 Aluminum, Al-Si, Silumim, 86.5%Al-1%Cu 137 2.66E+03 Aluminum, Pure 220 2.71E+03 Beryllium, Pure 175 1.85E+03 Brass, Red, 85%Cu-15%Zn 151 8.80E+03 Brass, Yellow, 65%Cu-35%Zn 119 8.80E+03 Copper, Alloy, 11000 388 8.93E+03 Copper, Aluminum bronze, 95%Cu-5%Al 83 8.67E+03 Copper, Brass, 70%Cu-30%Zn 111 8.52E+03Copper, Bronze, 75%Cu-25%Sn 26 8.67E+03 Copper, Constantan, 60%Cu-40%Ni 22.7 8.92E+03 Copper, Drawn Wire 287 8.80E+03 Copper, German silver, 62%Cu-15%Ni-22%Zn 24.9 8.62E+03 Copper, Pure 386 8.95E+03 Copper, Red brass, 85%Cu-9%Sn-6%Zn 61 8.71E+03 Gold, Pure 318 1.89E+04 Invar, 64%Fe-35%Ni 13.8 8.13E+03 Iron, Cast 55 7.92E+03 Iron, Pure 71.8 7.90E+03 Iron, Wrought, 0.5%C 59 7.85E+03 Kovar, 54%Fe-29%Ni-17%Co 16.3 8.36E+03 Lead, Pure 35 1.14E+04 Magnesium, Mg-Al, Electrolytic, 8%Al-2%Zn 66 1.81E+03 Magnesium, Pure 171 1.75E+03 Molybdenum 130 1.02E+04 Nichrome, 80%Ni-20%Cr 12 8.40E+03 Nickel, Ni-Cr, 80%Ni-20%Cr 12.6 8.31E+03 Nickel, Ni-Cr, 90%Ni-10%Cr 17 8.67E+03 Nickel, Pure 99 8.91E+03 Silver, Pure 418 1.05E+04 Solder, Hard, 80%Au-20%Sn 57 1.50E+04 Solder, Hard, 88%Au-12%Ge 88 1.50E+04 Solder, Hard, 95%Au-3%Si 94 1.57E+04 Solder, Soft, 60%Sn-40%Pb 50 9.29E+03 Solder, Soft, 63%Sn-37%Pb 51 9.25E+03 Solder, Soft, 92.5%Pb-2.5%Ag-5%In 39 1.20E+04 Solder, Soft, 95%Pb-5%Sn 32.3 1.10E+04 Steel, Carbon, 0.5%C 54 7.83E+03 Steel, Carbon, 1.0%C 43 7.80E+03 Steel, Carbon, 1.5%C 36 7.75E+03 Steel, Chrome, Cr0% 73 7.90E+03 Steel, Chrome, Cr1% 61 7.87E+03 Steel, Chrome, Cr20% 22 7.69E+03 Steel, Chrome, Cr5% 40 7.83E+03 Steel, Chrome-Nickel, 15%Cr-10%Ni 19 7.87E+03 Steel, Chrome-Nickel, 18%Cr-8%Ni 16.3 7.82E+03 Steel, Chrome-Nickel, 20%Cr-15%Ni 15.1 7.83E+03 Steel, Chrome-Nickel, 25%Cr-20%Ni 12.8 7.87E+03 Steel, Invar, 36%Ni 10.7 8.14E+03 Steel, Nickel, Ni0% 73 7.90E+03 Steel, Nickel, Ni20% 19 7.93E+03 Steel, Nickel, Ni40% 10 8.17E+03 Steel, Nickel, Ni80% 35 8.62E+03 Steel, SAE 1010 59 7.83E+03 Steel, SAE 1010, Sheet 63.9 7.83E+03 Steel, Stainless, 316 16.26 8.03E+03 Steel, Tungsten, W0% 73 7.90E+03 Steel, Tungsten, W1% 66 7.91E+03 Steel, Tungsten, W10% 48 8.31E+03 Steel, Tungsten, W5% 54 8.07E+03 Tin, Cast, Hammered 62.5 7.35E+03 Tin, Pure 64 7.30E+03 Titanium 15.6 4.51E+03 Tungsten 180 1.94E+04 Zinc, Pure 112.2 7.14E+03 Non-MetalMaterial Conductivity Density W/m-C kg/m3ABS-Plastic 0.25 1.01E+03Acetals 0.3 1.42E+03 Acrylic 0.06 1.19E+03 Alkyds 0.85 2.00E+03 Alumina, 96% 21 3.80E+03 Alumina, Pure 37 3.90E+03 Asbestos, Asbestos-sheets 0.166 No Data Asbestos, Cement 2.08 No Data Asbestos, Cement-boards 0.74 No Data Asbestos, Corregated, 4plies/in 0.087 No Data Asbestos, Felt, 20 lam/in 0.078 No Data Asbestos, Felt, 40 lam/in 0.057 No Data Asbestos, Loosely-packed 0.154 520 Asphalt 0.75 No Data Bakelite 0.19 No Data0.04 35 Beryllia, 99.5% 197.3 No Data Brick, Building brick 0.69 1.60E+03 Brick, Carborundum brick 18.5 No Data Brick, Chrome brick 2.32 3.00E+03 Brick, Diatomaceous earth 0.24 No Data Brick, Face brick 1.32 2.00E+03 Brick, Fireclay 1.04 2.00E+03 Brick, Magnesite 3.81 No Data Carbon 6.92 No Data Cardboard, Celotex 0.048 No Data Cardboard, Corrugated 0.064 No Data Cement, Mortar 1.16 No Data Cement, Portland 0.29 1.50E+03 Concrete, Cinder 0.76 No Data Concrete, Stone 1-2-4 mix 1.37 2.10E+03 Cork, Corkboard,10lb/ft 3 0.043 160 Cork, Ground 0.043 150 Cork, Regranulated 0.045 80 Diamond, Film 700 3.50E+03 Diamond, Type IIA 2.00E+03 No Data Diamond, Type IIB 1.30E+03 No Data Diatomaceous earth 0.061 320E-Glass Fiber 0.89 2.54E+03 Epoxy, High Fill 2.163 No Data Epoxy, No Fill 0.207 No Data Felt, Hair 0.036 265 Felt, Wool 0.052 330Fiber insulating board 0.048 240FR4 Epoxy Glass, 1oz Copper 9.11 No Data FR4 Epoxy Glass, 2 oz Copper 17.71 No Data FR4 Epoxy Glass, 4oz Copper 35.15 No Data FR4 Epoxy Glass, no Copper 0.294 1.90E+03 Glass, Borosilicate 1.09 2.20E+03 Glass, Pyrex 1.02 2.23E+03 Glass, Window 0.78 2.70E+030.038 24 Insulex, dry 0.064 No Data Kapok 0.035 No Data Kapton 0.156 No Data Magnesia, 85% 0.067 270Mica 0.71 No Data Mylar 0.19 No Data Nylon 0.242 1.10E+03 Phenolic, Paper based 0.277 No Data Phenolic, Plain 0.519 No Data Plaster, Gypsum 0.48 1.44E+03Plaster, Metal lath 0.47 No Data Plaster, Wood lath 0.28 No Data Plexiglass 0.19 No Data Polycarbonate 0.19 1.20E+03 Polyethylene, High density 0.5 950 Polyethylene, Low density 0.35 920 Polyethylene, Medium density 0.4 930 Polystyrene 0.106 No Data Polyvinyl chloride 0.16 No Data Pyrex 1.26 No Data Rock wool, 10lb/ft 3 0.04 160Rock wool, Loosely packed 0.067 64 Rubber, Butyl 0.26 No Data Rubber, Hard 0.19 No Data Rubber, Silicone 0.19 No Data Rubber, Soft 0.14 No Data Sawdust 0.059 No Data S-Glass Fiber 0.9 2.49E+03 Silica aerogel 0.024 140 Silicon, 99.9% 150 2.33E+03 Silicone grease 0.21 No Data Stone, Granite 2.8 2.64E+03 Stone, Limestone 1.3 2.50E+03 Stone, Marble 2.5 2.60E+03 Stone, Sandstone 1.83 2.20E+03 Styrofoam 0.035 No Data Teflon 0.22 No Data Wood Shavings 0.059 No Data0.055 140 Wood, Cross Grain, Cypress 0.097 460 Wood, Cross Grain, Fir 0.11 420 Wood, Cross Grain, Maple 0.166 540 Wood, Cross Grain, Oak 0.166 540 Wood, Cross Grain, White pine 0.112 430 Wood, Cross Grain, Yellow pine 0.147 640 Aluminum-Oxide, Al 2 O 3 , 99.5% 32 No Data Aluminum-Oxide, Al 2 O 3 , 96% 21.5 No Data Aluminum-Oxide, Al 2 O 3 , 90% 12 No Data。
氧化物导热系数查询表1. 引言导热系数是描述物质传导热量能力的物理量,它反映了物质对热的传导能力的大小。
氧化物是一类常见的化合物,其导热系数的大小对于许多工程和科学应用具有重要的意义。
本文将提供一个氧化物导热系数的查询表,以便读者能够方便地获取所需信息。
2. 氧化物导热系数查询表下表列出了一些常见氧化物的导热系数值(单位:W/m·K):氧化物导热系数二氧化硅 1.4二氧化钛7.9二氧化锆 2.5二氧化铝30二氧化锆 2.5三氧化二铝30三氧化二铁11.8二氧化铜401二氧化铝30三氧化二铝30三氧化二铁11.8二氧化铜401二氧化锌116二氧化钨173二氧化钼138二氧化钒7.3二氧化锡27二氧化铈11.3二氧化镁453. 氧化物导热系数的意义导热系数是衡量物质传导热量能力的重要参数。
在工程和科学领域中,了解不同材料的导热系数对于设计和优化热传导设备、热工艺以及材料选择具有重要意义。
氧化物广泛应用于电子器件、陶瓷材料、隔热材料等领域。
通过了解氧化物的导热系数,我们可以选择合适的材料来满足特定的热传导需求。
例如,在电子器件中,热管理是至关重要的,选择具有较高导热系数的氧化物作为散热材料可以有效地提高器件的散热性能,避免过热损坏。
4. 不同氧化物导热系数的差异不同氧化物的导热系数差异很大,这是由于其化学成分、晶体结构以及杂质含量等因素的影响。
下面是一些常见氧化物导热系数差异的原因:4.1 化学成分不同氧化物的化学成分不同,导致其晶体结构和键合方式的差异。
这些差异直接影响了氧化物的导热性能。
例如,二氧化硅由于其高度有序的晶体结构和共价键合方式,具有较低的导热系数;而二氧化铜由于其高热导率的金属键,具有较高的导热系数。
4.2 晶体结构氧化物的晶体结构对其导热系数有重要影响。
晶体结构的紧密程度和原子之间的距离决定了热传导的效率。
一般来说,具有较紧密结构的氧化物导热系数较高,因为原子之间的距离更近,传热更快。
钛酸钡分解温度钛酸钡是一种重要的无机化合物,具有许多广泛的应用。
对于这种化合物来说,温度是一个重要的参数,它在许多方面都会对其性质和应用产生重要的影响。
本文将以钛酸钡分解温度为主题,探讨其分解温度的影响因素以及其在实际应用中的意义。
我们来了解一下什么是钛酸钡。
钛酸钡化学式为BaTiO3,是一种钙钛矿结构的无机化合物。
它具有良好的介电性能和铁电性能,是一种重要的铁电材料。
钛酸钡具有高的比介电常数和低的损耗因子,在电子器件中具有广泛的应用。
钛酸钡的分解温度指的是在升温过程中,钛酸钡开始发生化学分解的温度。
具体的分解温度取决于多种因素,包括钛酸钡的纯度、晶体结构、晶粒尺寸等。
一般来说,钛酸钡的分解温度在高温下会发生,一般在800℃以上。
钛酸钡的分解温度受到纯度的影响。
高纯度的钛酸钡分解温度较高,而低纯度的钛酸钡分解温度较低。
这是因为纯度较高的钛酸钡分子结构比较完整,需要更高的温度才能破坏其结构。
而低纯度的钛酸钡由于杂质的存在,分子结构相对较不稳定,分解温度较低。
钛酸钡的晶体结构也会影响其分解温度。
钛酸钡具有钙钛矿结构,当晶体结构较完整时,需要更高的温度才能破坏其结构。
而当晶体结构较不完整时,分解温度较低。
因此,在制备钛酸钡的过程中,可以通过控制晶体生长条件来调节晶体结构,从而改变其分解温度。
钛酸钡的晶粒尺寸也会影响其分解温度。
晶粒尺寸较小的钛酸钡由于表面积较大,与周围环境相互作用更强烈,分解温度较低。
而晶粒尺寸较大的钛酸钡由于表面积较小,与周围环境相互作用较弱,分解温度较高。
因此,在制备钛酸钡的过程中,可以通过调节晶粒尺寸来控制其分解温度。
钛酸钡的分解温度在实际应用中具有重要的意义。
首先,在制备钛酸钡陶瓷材料时,需要控制其分解温度,以保证材料的稳定性和性能。
其次,在电子器件中,钛酸钡是一种重要的铁电材料,具有良好的介电性能和铁电性能。
在器件的制备过程中,需要在合适的温度范围内烧结钛酸钡,以获得理想的性能。
各种材料导热系数速查1、导热系数:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K, ° C),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用。
C代替)。
2、通常把导热系数较低的材料称为保温材料,而把导热系数在0.05瓦/米?度以下的材料称为高效保温材料。
一、金属导热系数表(W/mK):银429 铜401 金317 铝237 铁80 锡67 铅34.8二、常用材料导热系数(20 C) --- 入(w/m.k)聚苯乙烯0.04PVC 0.14-0.15PP 0.21-0.26PE 0.42有机玻璃0.14-0.20石墨:热导率129w/(m • k)碳:热导率:129w/(m • k)特氟龙teflon0.256,填充石墨制品16-128 (来源于厂家数据)泡沫0.045木材(横)0.14-0.17(纵)0.38散珍珠岩0.042-0.08水泥珍珠岩0.07-0.09石棉0.15混凝土 1.2885%MgO 0.07玻璃0.52-1.01水垢 1.3-3.1搪瓷0.87-1.16耐火砖 1.06普通砖0.7-0.8银419锌112钛14.63锡64铅35镍90钢36-54铸铁42-90钝铜381黄铜118青铜71纯铝218铸铝138-147不锈钢17三、空气:温度[10八-2(w/m.k)]100K 0.93150K 1.38200K 1.80250K 2.21300K 2.62350K 3.00400K 3.38 四、水:温度w/m.k0 C 0.5010 C 0.5820 C 0.6030 C 0.6240 C 0.6450 C 0.6560 C 0.6670 C 0.6780 C 0.68水蒸汽0.023五、硫酸:5~25% 0.51-0.4725~50% 0.47-0.41。
收稿日期:2020-12-11基金项目:河南省科技攻关项目(202102210021);河南省高等学校重点科研项目(19A510017;21B430007);河南省大学生创新创业项目(S202011834015);黄河科技学院项目(2020xscxcy033)作者简介:吕梦涵(1999—),女,河南许昌人,本科生,所学专业为单片机程序及应用。通信作者:张洋洋,副教授,E-mail:yyzhang@hhstu.edu.cn。
钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷的研究进展吕梦涵,郭刚昕,张开远,李 慧,张洋洋(黄河科技学院工学部,河南郑州450063)摘要:钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称BNT)具有优异的铁电性能,研究发现在BNT的多元体系固溶体的准同型相界(MPB)附近可以获得优异的电学性能,因此受到大量学者研究关注。分析了近年来BNT基无铅铁电陶瓷在电致应变、热释电和储能领域的研究进展,着重介绍了BNT基铁电陶瓷改性后的性能,并对BNT基无铅铁电陶瓷体系的特性进行了总结和展望。关键词:钛酸铋钠;无铅;铁电陶瓷;复合;掺杂中图分类号:TQ174.75 文献标识码:A 文章编号:2096-790X(2021)08-0062-09DOI:10.19576/j.issn.2096-790X.2021.08.014
ResearchProgressofLeadfreeFerroelectricCeramicsBasedonSodiumBismuthTitanateLyuMenghan,GuoGangxin,ZhangKaiyuan,LiHui,ZhangYangyang(FacultyofEngineering,HuangheS&TCollege,ZhengzhouCity,HenanProvince450063)Abstract:Sodiumbismuthtitanate(Bi0.5Na0.5TiO3,referredtoasBNT)hasexcellentferroelectricproperties.ItisfoundthatexcellentelectricalpropertiescanbeobtainedneartheMPBofthemulticomponentsystemsolidsolutionofBNT,whichisstudiedbyalargenumberofscholars.Inthispaper,theresearchprogressofBNTbasedleadfreeferroelectricceramicsinthefieldsofelectrostrain,pyroelectricandenergystorageinrecentyearsisanalyzed.ThepropertiesofBNTbasedferroelectricceramicsaftermodificationareemphaticallyintroduced.Furthermore,thecharacteristicsofBNTbasedleadfreeferroelectricceramicsystemaresummarizedandprospected.Keywords:sodiumbismuthtitanate;leadfree;ferroelectricceramics;compound;doping
说明晶体结构和化学成分钛酸钡陶瓷介电常数的影响因素和原
因
晶体结构和化学成分对钛酸钡陶瓷的介电常数有重要影响。
以下是影响因素和原因的说明:
1. 晶体结构:晶体结构的不同会直接影响钛酸钡陶瓷的介电常数。
钛酸钡是一种正交晶体,其晶体结构决定了晶胞中的空隙或间隔。
晶格常数变化、晶胞体积和晶胞刚性等结构参数的改变会影响电荷分布和极化方向,从而影响材料的介电常数。
2. 化学成分:钛酸钡陶瓷的化学成分也是影响介电常数的重要因素。
主要影响因素包括钛酸钡中钛(BaTiO3)和钡(Ba)元素的含量和比例。
例如,钛的配位方式、钛酸钡中钙离子含量的变化以及其他杂质元素的掺杂都会影响晶体的极化行为和介电常数。
3. 铁电相转变:钛酸钡陶瓷的介电性质与相变行为密切相关。
在较低温度下,钛酸钡处于非极化的四方相(BaTiO3)结构;当温度升高到临界点,钛酸钡会经历一个铁电相转变,形成具有极化性质的相。
这种相变过程会明显影响材料的介电常数。
4. 各向异性:钛酸钡陶瓷在晶体结构中具有各向异性。
晶体结构中的各向异性导致了各个方向上的介电响应不同。
当施加电场时,钛酸钡陶瓷的晶体结构对电场的响应会因为晶体结构对称性的影响而不同,从而导致不同方向上的介电常数不同。
综上所述,晶体结构和化学成分是影响钛酸钡陶瓷介电常数的
重要因素。
它们直接影响材料的极化行为、相变行为和电场响应,从而影响了材料的介电性质。
钛酸钡铁电陶瓷的导热系数
钛酸钡(Barium Titanate,通常缩写为BaTiO3)是一种铁电陶瓷材料,具有铁电性质,可用于电子器件和压电应用。
钛酸钡的导热系数通常取决于温度和晶体结构,以下是其导热系数的一般性质:
1.导热系数:钛酸钡的导热系数通常在室温下约为4-5 W/(m·K)。
这意味着钛酸钡对热的传导能力相对较低,使其在高温下或需
要高导热性能的应用中可能不够理想。
2.温度依赖性:钛酸钡的导热系数通常会随温度的变化而有所不
同。
一般来说,温度升高可能会导致导热系数略微增加。
需要注意的是,钛酸钡的导热性能通常不是其主要特点。
相反,它的主要用途是作为铁电材料,具有良好的电学性质,例如压电性和介电性能。
在电子器件中,钛酸钡通常用于压电传感器、电容器和陶瓷电容器等应用。
在这些应用中,电学性能是首要考虑因素,而导热性能通常处于次要地位。
如果您需要更详细的导热性能数据,特别是在特定温度范围内的数值,请参考相关的材料性能数据库或与制造商联系,以获取更准确的信息。
不同厂家的材料性能可能有所不同。