用于粘性电介质的介电常数测量的电容器的开发

用于粘性电介质的介电常数测量的电容器的开发

一、黏稠电介质的介电常数测量电容器的研制(论文文献综述)

李卓晓[1](2021)在《同族元素替代对Na0.5Y0.5Cu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响与机理研究》文中研究指明器件的集成化、小型化和高速化,是微电子技术发展的主要驱动力,而研究和开发具有高介电常数的材料是促进微电子技术发展的一种有效方法。Na0.5Y0.5Cu3Ti4O12(NYCTO)作为ACu3Ti4O12家族的一员,具有钙钛矿结构,介电常数在102~106 Hz频率范围内基本保持不变,且其频率稳定性要优于Ca Cu3Ti4O12陶瓷。因此本文以NYCTO陶瓷为研究对象,通过同族元素替代,即碱金属元素(Li,K,Rb,Cs)替代Na、La替代Y以及Zr替代Ti,系统研究同族元素替代对陶瓷的相结构、显微形貌以及介电性能的影响,探究影响陶瓷介电性能的本质原因,以期获得具有高性能的介电陶瓷。本文主要研究内容如下:详细研究了碱金属离子(Li+、K+、Rb+、Cs+)替代Na+离子对NYCTO陶瓷微观形貌及介电性能的影响。当用碱金属离子替代Na+离子后,随着碱金属离子半径的增大,平均晶粒尺寸呈减小趋势(K元素除外,可能与烧结温度有关),介电损耗呈增大趋势;而介电常数及击穿场强的变化趋势与替代元素的离子半径有关,离子半径较小的Li+替代Na+的NYCTO陶瓷的介电常数偏大,击穿场强偏小,而离子半径较大的K+、Rb+、Cs+替代Na+的NYCTO陶瓷表现出相反的趋势。当K+替代Na+后,K+离子并未进入晶格,而是析出在晶粒表面,而非晶界。Na0.30Rb0.20Y0.5Cu3Ti4O12样品的击穿场强达到最大值7.0 k V/cm。制备了具有高击穿场强的Na0.5Y0.5-xLaxCu3Ti4O12陶瓷。结果表明,随着La3+含量的增加,陶瓷的平均晶粒尺寸与介电常数都有所减小;陶瓷的低频介电损耗明显降低;击穿场强均增大。其中Na0.5Y0.1La0.4Cu3Ti4O12陶瓷样品的击穿场强达到最大值9.5 k V/cm,增长了2.5倍左右,1 k Hz下的介电常数高至4693,介电损耗低至0.061。制备了具有低介电损耗的Na0.5Y0.5Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷。结果表明,Zr4+替代Ti4+后,样品的平均晶粒尺寸随着Zr4+含量的增加而逐渐减小,从而导致样品的介电常数也逐渐减小。低频介电损耗降低,且击穿场强均是增加的趋势。其中Na0.5Y0.5Cu3Ti3.95Zr0.05O12陶瓷的损耗最低,1 k Hz下的介电损耗和介电常数分别是0.037与5780,其击穿场强高达4.9 kV/cm。

燕仕玉[2](2021)在《高储能聚丙烯电容器薄膜的制备与性能研究》文中提出随着能源需求的增加和化石燃料的枯竭,世界越来越多的可再生资源已经受到越来越多的关注,如太阳能、风能和潮汐能。而将这些资源转化为电能是最大限度地利用这些资源的常用策略,而高效可靠的电能存储设备在这一过程中至关重要。与电池和电化学电容器相比,电介质电容器具有更高的工作电压和功率密度,更长的寿命和更高的循环稳定性。聚合物薄膜电容器是一种典型的静电电容器,由于聚合物薄膜具有优异的击穿强度Eb,因此在储能装置的运行中具有明显的优势。双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜是最常用的聚合物薄膜,占总产品市场份额的70%。由于其固有的低介电损耗,它具有相对较高的充放电效率η。但其固有的低介电常数εr(1k Hz时为2.2)严重阻碍了使用中储能密度的提高(1-2J/cm3)。因此,需要开展高储能电介质电容器薄膜的制备与性能研究。本文主要以有机导电高分子聚合物如聚苯胺(PANI),无机陶瓷粒子如球形氮化硼(s-BN)、氮化硼纳米片(BNNSs)为填料,以聚丙烯(PP)为基体,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为中间相,通过熔融共混和热压交联分别制备了PANI/PP-g-MAH/PP、s-BN/PP、BNNSs/PP和BNNSs/PP-g-MAH/PP;研究了不同类型聚合物基储能介质的介电性能和储能性能。主要内容如下:分别采用溶液聚合法和冰冻法制备了两种不同形貌的聚苯胺颗粒,一种是矩形空心管状结构的聚苯胺粒子,另一种是层叠式的不规则的聚苯胺团簇。然后,使用四探针法对其电导率进行测试,其电导率分别为1.18 S/cm和1.52 S/cm。其导电机理主要是在HCl溶液中,聚苯胺内部基团发生质子化,然后在分子链中形成空穴之后形成一种稳定的翠绿亚胺原子团。这种原子团中的正电荷通过共轭作用分散到邻近的原子上,之后在外加电场的作用下,共轭π电子发生共振,从而导致空穴在整个链段上发生位移,最终产生导电性。以导电聚苯胺为填料,分别制备了厚度为100μm的PANI/PP两相复合材料薄膜以及PANI/PP-g-MAH/PP三相复合材料薄膜制备。在PANI/PP两相复合材料薄膜中导电PANI的分布较差,团聚严重,而且当导电PANI含量较大时,复合材料薄膜内部充满了孔洞和间隙,而在PANI/PP-g-MAH/PP三相复合材料薄膜中,导电PANI的分布情况得到较大的改善。在渗流阈值的作用下,复合材料薄膜的相对介电常数都随着导电PANI的含量的增加而增加。PANI/PP两相复合材料薄膜的介电损耗同样随着导电PANI的含量的增加而增加,而在界面极化和电导损耗的作用下,PANI/PP-g-MAH/PP三相复合材料薄膜的介电损耗随着导电PANI的含量的增加先增加后下降。导电填料复合材料的击穿强度由于导电填料与基体之间的电性能不平衡,造成大幅度减小。以零维的s-BN和二维的BNNSs作为填料,同样制备s-BN/PP、BNNSs/PP以及BNNSs/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜。由于s-BN在PP基体中存在团聚现象,s-BN/PP复合材料薄膜击穿场强大幅度减小。而BNNSs在PP基体中分布均匀,BNNSs/PP复合材料薄膜击穿场强相比于PP增加了15%。在BNNSs/PP-g-MAH/PP三相复合材料薄膜中,由于PP-g-MAH自身的柔性聚合物链影响界面的极化,从而使BNNSs在PP基体中分布的更加均匀,薄膜内部的缺陷密度降低。同时BNNSs本身固有的较高的Eb有利于建立稳固的导电屏障,抑制电树枝的扩散,使得复合材料薄膜的击穿场强增加了29.8%,储能密度增加了一倍,最大达到4.11 J/cm3。因此,PP/PP-g-MAH/BNNSs三相体系显着了提高聚合物纳米复合材料的击穿和储能性能。

杨歆虞[3](2020)在《超支化聚酯改性纳米BaTiO3/环氧树脂复合材料的性能研究》文中认为为进一步提高储能器件的储能特性,人们迫切需要整体性能优异且易加工的高介电常数材料。目前常见的有,以钛酸钡(BaTiO3,BT)为填料、环氧树脂(Epoxy Resin,EP)为基体制成的高介电复合材料,由于其介电损耗较高、且耐击穿性能不强,严重影响了它的使用寿命与适用领域。本文分别用偶联剂、超支化聚酯(Carboxyl-terminated Hyperbranched Polyester,CHBP)协同偶联剂改性BaTiO3,并与环氧树脂相混制成复合材料,研究BaTiO3含量及改性方式对BaTiO3/EP复合材料的电性能与导热性能的影响。首先,通过两种改性方式对BaTiO3粉末进行表面改性,观测其傅立叶红外光谱,对比改性前后官能团变化情况,证明超支化聚酯已成功接枝在BaTiO3表面。然后,制备BaTiO3/EP复合材料,观测两种改性方式的SEM图,分析超支化聚酯改性对复合材料内填料分布特性的影响,得知超支化改性方式能够进一步提升BaTiO3与环氧基体间的相容性,提高分散性,改善团聚缺陷。宏观性能测试实验结果表明,超支化改性BaTi03/EP复合材料的介电常数得到显着提升,在频率为1kHz,质量分数60wt%时达到了峰值37.1,虽然比同条件下偶联剂改性方式的介电常数下降了 10%,但其介质损耗却得到较大改善,降低了 31%,因而一定程度上提高了材料的使用寿命;同样在含量60%时,其局放起始电压与交流击穿场强分别比偶联剂改性方式提高了 13%、22.7%,改善了绝缘性能;导热系数在填充量最高时达到最高值0.383 W/(m·k),比同质量分数偶联剂改性BaTiO3/EP复合材料的提高了 31%,有利于减少热老化。综上所述,经超支化聚酯协同偶联剂改性后的BaTiO3表面有大量长链分子,能够进一步撑开团聚体,提升分散性,同时使BaTiO3与环氧基体间以更多共价键紧密相连,界面作用得到增强,进而使材料的整体性能得到提升。

司峰[4](2020)在《BaTiO3-BiMeO3基储能陶瓷的制备与性能研究》文中研究说明随着脉冲功率技术向高重复频率脉冲功率、小型化和高可靠方向发展,脉冲电容器作为脉冲功率技术中的核心储能元件则需要具备更高的储能密度和功率密度。介质材料作为脉冲电容器的核心部件,它直接决定了脉冲电容器的性能。陶瓷介质材料由于其超高的功率密度、快速充放电能力、较宽的温度和频率使用范围以及高循环寿命等特点被认为是最佳的储能介质材料。但目前陶瓷介质材料所展现出来的储能密度仍相对较低。因此,开发具有更高储能密度和能量效率的储能陶瓷材料是实现脉冲功率系统小型化和集成化的当务之急。BaTiO3基陶瓷由于其较高的介电常数和极化强度被广泛研究其在储能方面的潜力。本文选用BaTiO3作为研究对象,通过成分改性致力于开发一种具有高储能密度和能量效率的储能陶瓷材料。具体研究内容如下:1.在所研究的组成范围(0.04~0.20)内,Bi(Zn1/2Zr1/2)O3可与BaTiO3完全固溶,形成了单一的钙钛矿结构。对XRD进行精修和Raman光谱分析表明,Bi(Zn1/2Zr1/2)O3的掺入使BaTiO3从四方相转变为赝立方相,Bi3+和(Zn0.5Zr0.5)3+分别进入BaTiO3基体中的A,B位。介电温谱测量表明,当x ≥ 0.08时(1-x)BaTiO3-xBi(Zn1/2Zr1/2)O3陶瓷从典型的铁电行为转变为介电弛豫行为。随着Bi(Zn1/2Zr1/2)O3含量的增加,介电常数的温度稳定性逐步提高。(1-x)BaTiO3-xBi(Zn1/2Zr1/2)O3陶瓷的极化响应也相应的从铁电响应过渡为弛豫铁电响应,从而提高了储能性能。在100 kV/cm的电场条件下,x=0.12具有最佳的可释放能量密度0.76 J/cm3和能量效率98.0%2.采用Bi(Ni1/2Zr1/2)O3和(1-x)BaTiO3复合制备的陶瓷,通过XRD和TEM分析,该体系在研究范围(0.08~0.16)内为赝立方结构,无任何杂相生成,表明Bi(Ni1/2Zr1/2)O3可与 BaTiO3固溶。(1-x)BaTiO3-xBi(Ni1/2Zr1/2)O3陶瓷的温度稳定性随着Bi(Ni1/2Zr1/2)O3含量的增加而得到了提高。当x=0.14时,其容温特性可满足EIA-X7R标准。同时,该组分还具有优异的储能性能,当电场为220 kV/cm时,可释放能量密度可达1.7 J/cm3,同时具有超高的能量效率94.0%。3.将Bi(Ni1/2Sn1/2)O3掺入 BaTiO3 中使(1-x)BaTiO3-xBi(Ni1/2Sn1/2)O3陶瓷的晶体结构从四方相转变为赝立方相,且晶格常数随着x的增加而增加,表明Bi3+和(Ni1/2Sn1/2)3+分别进入了 BaTiO3基体晶格中的A位和B位,从而导致(1-x)BaTiO3-xBi(Ni1/2Sn1/2)O3从典型的铁电体转变为弛豫铁电体,提升储能性能。最终0.9BaTiO3-0.1Bi(Ni1/2Sn1/2)O3弛豫铁电陶瓷呈现出最优的储能性能:高的可释放能量密度2.52 J/cm3和超高的能量效率93.8%的,以及优异的温度稳定性(-55~150℃)和频率(10~1000 Hz)稳定性。此外,充放电测试表明0.90BaTiO3-0.10Bi(Ni1/2Sn1/2)O3的放电周期为0.18μs,功率密度达到19 MW/cm3。4.同样地,Bi(Mg1/2Sn1/2)O3掺入BaTiO3也使其结构从四方相转变为赝立方相。此外,Bi(Mg1/2Sn1/2)O3有效的抑制了晶粒生长,当其含量超过2 mol%就可使平均晶粒尺寸减小至1μm左右。而且随着Bi(Mg1/2Sn1/2)O3含量的增加,(1-x)BaTiO3-xBi(Mg1/2Sn1/2)O3陶瓷的绝缘电阻率不断提升,而漏电流则逐渐减小,有效的提升了击穿场强。以及A,B位的同时取代,使长程铁电有序遭到破坏,(1-x)BaTiO3-x Bi(Mg1/2Sn1/2)O3陶瓷从铁电体转变至弛豫铁电体,降低了剩余极化和极化响应的非线性,从而使储能密度得到提升。在x=0.12处获得最佳的储能性能:可释放能量密度为2.25 J/cm3,能量效率94.0%。此外,该组分也具有优异的频率(10~1000 Hz)稳定性和温度(-55~150℃)稳定性。相比于 0.90BaTiO3-0.10Bi(Ni1/2Sn1/2)O3陶瓷,0.88BaTiO3-0.12 Bi(Mg1/2Sn1/2)O3具有更高的功率密度 27.7 MW/cm3。5.Bi(Mg2/3Ta1/3)O3可与BaTiO3有效固溶,并使其晶体结构从四方相转变为赝立方相。在采用Bi(Mg2/3Ta1/3)O3与BaTiO3固溶制备的陶瓷中,随着Bi(Mg2/3Ta1/3)O3含量的增加,陶瓷的晶粒尺寸迅速变小,当x ≥ 0.03时,平均晶粒尺寸降至1 μm以下,对击穿场强做出贡献,当x=0.20时击穿场强可达391 kV/cm。当Bi(Mg2/3Ta1/3)O3的含量超过5 mo1%时,(1-x)BT-x Bi(Mg2/3Ta1/3)O3陶瓷从典型的铁电体转变为弛豫铁电体,改善了介电性能的温度稳定性和储能性能。当x=0.13时,呈现出良好的介电温度稳定性和最优的储能性能:容温变化率可满足EIA-X7R标准;室温下的可释放能量密度可达3.04 J/cm3,而且还具有超高的能量效率95.6%。同时,该组分的可释放能量密度和能量效率具有优异的频率(10~1000 Hz)和温度(-55~150℃)稳定性,在测试范围内的变化率不超过8%。此外,该组分也表现出快速的放电性能,其电流密度和功率密度可达654 A/cm2和39.3 MW/cm3。

卫凯龙[5](2020)在《高储能密度薄膜电容器中钛酸锶钡和铌酸锌铋的制备及其特性研究》文中进行了进一步梳理虽然风能、太阳能、潮汐能等新能源被转化为电能缓解了能源危机,但电能储存技术问题一直没有解决。电容器是电能存储的核心单元,传统电容器因为其体积大,储能密度低且损耗大已经严重阻碍了上述行业的发展。高储能密度薄膜电容器中介电薄膜材料介电常数大、损耗较低且击穿电压高,可以使储能电容器体积更小,储能密度更大且使用寿命更长。本文通过溶胶-凝胶法制得了两种可用于薄膜电容器中的介质薄膜钛酸锶钡和铌酸铋锌。钙钛矿结构的钛酸锶钡Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)和焦绿石结构的铌酸铋锌Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)介质薄膜材料都具有介电常数高、正切损耗低、储能密度大和透光率高等优点。在制备BST介质薄膜和BZN介质薄膜时,研究了不同退火温度对BST的结构与性能的影响和前驱液pH值对BZN的结构与性能的影响,建立了材料组分、晶体结构、介电性能、储能密度与透过率之间的联系。主要研究内容和结果如下:(1)采用改进的溶胶-凝胶法在FTO玻璃基底上制备了BST介质薄膜,解释了溶胶形成过程中的CA-EG的缩聚反应,研究退火温度对其晶体结构、电学性能的影响。退火温度为600℃时,BST薄膜XRD衍射峰的相对强度最大,半高峰最窄,结晶程度最高,此时薄膜元素XPS图谱的结合能偏移量最小,结合能相位差最接近理论值,介电性能测试中发现此时薄膜有最好的电学性能,介电常数为80,最高电压击穿强度值为1.85MV/cm,最小的正切损耗为0.008,最高储能密度为1.21 J/cm3,最高平均光学透过率为87.2%。(2)在FTO玻璃基底制备BZN介质薄膜时,使用Nb2O5代替常用的乙醇铌,降低了Nb溶液的成本,还优化了Nb-CA工艺。通过柠檬酸和氨水控制前驱液的pH值,研究前驱液pH值对其晶体结构、电学性能和光学性能的影响。测试发现前驱液pH=5时,BZN薄膜XRD衍射峰的相对强度最大,半高峰最窄,结晶程度最高,薄膜元素XPS图谱的结合能偏移量最小,结合能相位差最接近理论值,此时的BZN薄膜具有最好的电学性能,介电常数为120,损耗正切为0.003,调谐率为14.8%,储能密度值为9.82×10-2 J/cm3,平均光学透过率为87.2%。

李鸿韬[6](2020)在《低介电常数聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究》文中研究说明在微电子工业中,由于高集成度、特征尺寸的减小,导致信号阻容(RC)延迟、信号串扰和额外功耗的影响日益增大,因而采用具有低介电常数的层间电介质材料以减弱此影响变得日益重要。聚酰亚胺(Polyimide,PI)材料因其优异的电气绝缘性能(介电常数≈3.04.0,介电损耗≈0.02)、机械性能和耐高温性等特点而被广泛用作柔性介质材料。然而,其介电常数需要进一步降低,才能更好地满足当前微电子产业高集成度的发展需求。本论文以开发具有更低介电常数的PI薄膜为目标,首先研究了四种由不同结构重复单元形成的PI薄膜重复单元结构与其性能之间的关系,而后选择上述研究中介电常数最低的PI体系,通过化学亚胺化的方式使其完成亚胺化过程,制得N,N’-二甲基甲酰胺(N,N’-Dimethylformamide,DMF)溶剂可溶型PI粉末。随后将沸石咪唑酯骨架化合物8(Zeolite imidazole framework-8,ZIF-8)纳米颗粒引入到DMF溶剂可溶型PI基底中,以进一步降低其介电常数。ZIF-8具有高孔隙率、稳定的骨架结构以及良好的有机相容性和超疏水性,能够向聚合物中引入纳米孔、引入空气,降低材料的介电常数。除了介电性能,本论文还系统地表征和分析了薄膜的吸水性和力学性能。具体研究内容如下:以2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯(2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine,TFMB)、4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-Oxydianiline,ODA)、4,4’-联苯醚二酐(4,4’-Oxydiphthalic anhydride,ODPA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(3,3’,4,4’-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride,BTDA)为原料,在完全相同条件下制备了TFMB-BTDA、ODA-BTDA、TFMB-ODPA、ODA-ODPA四种化学体系的PI薄膜,研究了PI分子主链重复单元结构差异对其性能的影响。通过对四种体系PI薄膜的性能分析,结果证明:PI薄膜的介电常数随着大体积侧基基团的引入、主链柔性的增加以及主链中极性基团的减少而明显下降。同时,PI薄膜的拉伸强度随着大体积侧基基团的引入、极性基团的减少、主链柔性的增加而减小。其中TFMB-ODPA体系PI介电常数2.85(1 MHz,较ODA-ODPA体系PI降低了4.40%)、拉伸强度81.9 MPa(较TFMB-BTDA体系PI薄膜89.2 MPa降低了8.2%。基于上述结论,本工作进一步选用上述工作中介电性能最优体系(TFMBODPA)PI,通过化学亚胺化工艺制备得到DMF溶剂可溶型含氟聚酰亚胺(FPI),将ZIF-8纳米颗粒与其混合,制备得到ZIF-8/FPI纳米复合薄膜。研究了ZIF-8加入含量对复合材料介电性能、吸水性和机械性能的影响。结果显示:ZIF-8纳米颗粒的引入进一步降低了复合体系的介电常数,并改善、提高了其机械性能及疏水性。ZIF-8纳米颗粒含量20 wt%的复合薄膜其介电常数最低可达2.34(10 MHz,较纯FPI薄膜降低了17.9%),并且复合薄膜介电损耗也有所下降。ZIF-8纳米颗粒的引入同样改善了材料的吸水性和机械性能,ZIF-8含量为20 wt%时,复合材料吸水率为0.53%(较纯FPI薄膜下降了41.2%),杨氏模量达到3.23 GPa(较纯FPI薄膜提高了88.6%)。

覃荷[7](2020)在《多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究》文中进行了进一步梳理随着电子产品的产量猛增,电容器也得到快速发展。贴片式多层陶瓷电容器MLCC是陶瓷电容器的一种,该品种电容器具有尺寸小、电容量范围宽、品种齐全、性能优越等多种优点,得到了广泛的应用。多层陶瓷电容器性能主要来自于瓷料的性能,因此有必要对多层陶瓷电容器瓷料机理及掺杂工艺进行研究,为制备出高精度、高可靠的陶瓷电容器打下基础。本文对首先多层陶瓷电容器瓷料的国内外研究现状及问题等进行了概述,这是本项目研究的必要性的原因。然后通过对BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料产品机理的介绍,对瓷料掺杂工艺进行设计。掺杂工艺贯穿于瓷料生产的整个过程,可分为两大部分,一是配方体系,包括主晶相及掺杂物的选择,掺杂物的细化及混合处理,纳米化掺杂物以及纳米复合材料掺杂。二是生产工艺,主要是完成关键工序磨料工序工艺优化实验,以确定工艺参数。本项目选取了BX、X7R多层陶瓷电容器(MLCC)瓷料中的BX-212、BX-262、X7R-302三种产品来进行掺杂工艺研究。BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究包含四大技术难关,分别是“壳—芯”结构稳定技术,掺杂改性技术,解决偏压特性技术,纳米复合材料制备技术。同时解决工艺优化问题。根据掺杂工艺的设计,为实现项目要求,设计了以下实验来确认掺杂工艺的各项参数。一是配方设计实验。包括主晶相的材料和数量选择;展宽剂、移峰剂、阻滞剂等掺杂物品种及数量的选择;掺杂物的细化及混合处理。二是纳米掺杂物材料制备实验。包括单因素筛选实验以获得溶胶-凝胶法制备纳米复合材料的基础数据;利用数学的方法进行试验设计,完成凝胶时间正交试验;然后完成干凝胶制备单因素实验,最后进行煅烧双因数实验。三是纳米复合材料掺杂实验。四是生产工艺优化实验。经实验确定最终工艺实施方案,得到的瓷料制成电容器瓷片,最后通过产品测试结果,完成工艺验证。经与合同制表对比验证,掺杂工艺方案设计合理,能够生产出高质量的产品,并满足工厂的生产要求。

高冲[8](2020)在《杆状电介质材料微波性能均匀性测试技术研究》文中研究说明介质材料作为电磁波传播的重要媒质,其微波性能是表征微波传输特性的核心指标。介质材料微波性能及其均匀性作为材料合格性评估的一项重要指标,若其测试不准确或未知,将对器件、系统及整机性能发挥造成极大影响,甚至无法正常工作。介质材料微波性能的两大核心表征参数是介电常数和介电损耗,属于材料的本征参数。现有介电参数均匀性分布测试方法及系统,最小测试间距受限于测试夹具的结构尺寸,导致无法获得更小距离分辨的均匀性分布性能。对于高衰减或涂覆衰减层的介质材料,在现有衰减量测试方法及系统中,测试间距分辨率不高以及电场环境的模拟不准确,导致衰减量测试偏差大的问题仍然存在。针对上述问题,本文从理论研究、测试建模和系统研制三大方面,开展介质材料微波性能及其均匀性分布测试研究,主要针对介质材料的复介电常数和衰减量三项微波性能参数进行均匀性分布测试研究。在分析研究已有测试方法及系统的基础上,针对复介电常数分布测试,提出基于微扰法的相邻样品段比对测试模型和样品分段模式匹配测试模型,解决了样品部分填充时的介电测试问题,有效提高测试间距分辨率,另外基于模式匹配场分析对样品偏心测试模型进行完善。研制了多腔体级联的介电分布测试传感器,并通过系统集成和编写测试软件实现自动化测试。针对衰减量分布测试,设计了新型超宽带平行双线阻抗渐变结构,提出了基于耦合平行双线的等效电路计算模型,提高了衰减量测试间距分辨率。研制了平行双线分布测试传感器及相应校准件,通过系统集成并编写测试软件实现了自动化测试。本文的主要研究内容和创新贡献归纳如下:1.明确阐述了介质材料微波性能均匀性的研究意义,通过仔细查阅分析国内外关于介质材料微波性能及其均匀性分布测试的相关研究,归纳总结了现有测试方法及装置存在的难题及问题。针对相关问题,本文提出了新的研究思路,目的在于实现对介质材料三项微波性能参数的均匀性表征测试。2.研究分析了TM0n0圆柱腔谐振模式及场表达式,并对圆柱腔微扰法和模式匹配法两种经典测试物理模型进行推导,并对其场分布进行计算分析。其次,研究分析了平行双线传输反射特性及其场分布,对微波网络参数法和等效电路法两种经典测试物理模型进行介绍。以上分析为后续均匀性分布测试的理论基础。基于理论分析,确定了TM模式圆柱腔和平行双线分别作为复介电常数和衰减量的测试夹具。3.建立了基于微扰法的相邻样品段介电比对测试模型,提出了样品分两段的测试方法,相比于传统谐振腔测试,将介电常数测试间距分辨率提高了一倍。针对部分填充及大介电范围的高分辨测试问题,进一步建立了样品分段模式匹配测试模型,创新性提出了谐振腔内样品N段测试方法,可将介电变化较大的非均匀介质材料的介电常数测试间距分辨率提高N倍。针对样品偏心问题,创新性提出了视觉测量获取偏心、模式匹配计算分布以及微扰近似计算的偏心模型,进一步完善了分布测试物理模型。研制了多腔体级联的分布测试传感器和测试移动平台,完成了系统集成和自动测试软件编写。4.通过对平行双线的场近似分析,建立了中间孔和侧边孔平行双线测试模型。将中间孔平行双线等效为耦合平行双线,基于耦合平行双线场分析和奇偶模理论,推导出了中间孔平行双线结构下的衰减量计算公式。基于平行双线场分析和边缘等效电容分析,提出了侧边孔平行双线测试模型。为实现平行双线到同轴接头的阻抗渐变,设计了新型超宽带双曲渐变的阻抗渐变结构,并采用同样的渐变结构设计了平行双线TRL校准装置,通过系统集成和自动测试软件编写,实现了衰减量均匀性分布测试。5.详细分析了复介电常数和衰减量均匀性测试结果,其中通过测试标样并与国外测试数据进行对比,验证复介电常数测试准确性;通过与双脊波导的测试结果验证衰减量测试有效性和高分辨率。分析了系统误差和随机误差,明确了主要测试误差源。测试结果和误差分析结果表明:本文研制了两套测试系统,其中介电常数测试频率范围2GHz30GHz、介电常数测试范围覆盖110、测试误差|Δεr’/εr’|≤2%、介电损耗测试范围覆盖1.0e-41.0e-3、测试误差|Δtanδε|≤10%tanδε+1.0e-4;衰减量测试频率范围6GHz40GHz,测试分辨率<1mm、衰减量测试范围覆盖0.1dB/mm5dB/mm、衰减量测试稳定性±0.01dB/mm。两套测试系统已在中电12所投入使用,为其行波管夹持杆制备及应用提供了有力的技术支撑。

刘玉倩[9](2020)在《高击穿场强CaCu3Ti4012基介电陶瓷的制备与性能研究》文中提出CaCu3Ti4O12(简称CCTO)基介电陶瓷凭借高介电常数和高热稳定性等优异性能在电子元器件小型化和储能方面具有巨大应用潜力,并成为电介质研究领域关注的热点。然而,介电损耗较高、击穿场强较低等问题极大地限制了其实际应用。因此,为了提高CCTO陶瓷的击穿场强,本文首先采用溶胶凝胶法制备出碱土金属元素掺杂的CCTO介电陶瓷,然后研究了掺杂元素及掺杂量对CCTO陶瓷的微观结构、形貌与介电性能的影响规律,并揭示了作用机理,最后总结了碱土金属掺杂元素及掺杂量对CCTO的介电性能影响的整体规律。本文主要研究内容和主要结果如下:制备了具有高介电常数的Ca1-xMgxCu3Ti4O12(CMCTO)陶瓷。随着Mg掺杂量的增加,Ca1-xMgxCu3Ti4O12陶瓷的平均晶粒尺寸先突增后逐渐减小,与晶粒尺寸呈正相关关系的介电常数呈现相同的变化规律,符合内部势垒层电容(IBLC)模型。Ca0.95Mg0.05Cu3Ti4O12陶瓷的介电常数较CCTO陶瓷(14804)大幅提高至91125。分析认为,CMCTO陶瓷介电常数明显提高的主要原因是Mg掺杂有利于形成使晶粒发生异常生长的Cu O相。开发了具有高击穿场强的Ca1-xSrxCu3Ti4O12陶瓷。Ca1-xSrxCu3Ti4O12陶瓷的介电常数随着Sr掺杂量的增加呈现先减小后增大的趋势,而介电损耗却表现出相反的趋势。其中,Ca0.5Sr0.5Cu3Ti4O12陶瓷综合介电性能最为优异,其击穿场强提高至52.50 k V/cm,介电常数高至3902,介电损耗低至0.066,而且相比于CCTO陶瓷(0.05×10-7 J/m3),储能密度显着提高至47.61×10-7 J/m3。Sr掺杂使CCTO陶瓷击穿场强大幅提高的原因是晶界数量的增加与肖特基势垒高度的增高。研究了碱土金属元素Ba掺杂对CCTO陶瓷介电性能的影响。Ba掺杂的CCTO的平均晶粒尺寸随着掺杂量的增大逐步减小。基于IBLC模型,Ca1-xBaxCu3Ti4O12陶瓷的介电常数逐渐减小,而介电损耗呈现先减小后增大的趋势。总结了碱土金属元素掺杂CCTO介电陶瓷的性能变化规律。随着碱土金属元素(Mg、Sr、Ba)离子半径的增大,掺杂后的CCTO陶瓷的介电常数逐渐减小,介电损耗逐渐增大,而击穿场强却先增大后减小。结果表明,具有高介电常数、低介电损耗与高击穿场强的Sr掺杂的CCTO陶瓷的综合介电性能最为优异。

刁春丽[10](2020)在《SrTiO3/BiFeO3薄膜的结构设计与储能性能研究》文中研究表明近年来,随着新能源、移动电子设备、电力系统、混合动力汽车、脉冲能量仪器等的快速发展,对小体积、高功率密度、高能量密度的电介质电容器储能设备的需求愈加迫切。然而,与电池和超级电容器相比,电介质电容器的能量密度低,限制了其应用范围。因此,研制储能密度高的固态电介质材料成为一个亟待解决的关键技术问题。与块体材料相比,薄膜的耐压强度和储能密度高,逐渐成为电介质储能材料与器件领域的研究热点。本文用溶胶-凝胶法,在改性Sr Ti O3(STO)薄膜和Bi Fe O3(BFO)薄膜的基础上,制备了STO/BFO叠层薄膜和STO-BFO复合薄膜,并研究了其结构和和储能性能。论文的主要工作有:首先分别对STO薄膜和BFO薄膜进行改性研究。采用层层退火工艺制备了不同Mn掺量的STO薄膜,研究了其结构和电学性能。当Mn掺杂量≤1%时,薄膜为钙钛矿结构,介电常数εr和介电损耗tanδ具有良好的频率稳定性;当Mn掺杂量≥3%时,薄膜的主晶相为钙钛矿结构,并出现少量的杂相,薄膜的介电常数和介电损耗均随频率的增加而减小,出现介电弛豫。所有样品在200 k V/cm下的介电可调性均小于10%,偏压稳定性好。当Mn掺量为1%时,薄膜具有最优的储能性能:在2286 k V/cm电场下的放电储能密度Urec=24 J/cm3,储能效率η=70%。同时,制备了B位不同Mn含量的BFO薄膜,以改善其电学性能。样品均为钙钛矿纯相结构;Mn取代后薄膜的漏电流减小;当Mn含量为3%时,薄膜的最大极化与剩余极化差值最大。后面叠层薄膜中的BFO层均使用B位3%Mn含量的BFO溶液制备。然后,研究了BFO层位置对STO/BFO叠层薄膜结构和储能性能的影响。与两层结构薄膜相比,三明治结构薄膜的击穿强度提高,为2431 k V/cm;储能密度增大,在2333 k V/cm电场下的Urec=30 J/cm3,η=55%;在10 k Hz时的εr=111,tanδ=0.036,室温到145℃时的容温变化率<15%。接着,研究了BFO层厚度对三明治结构STO/n BFO叠层薄膜(n为BFO层旋涂的次数,n=1-3)结构和电学性能的影响。随着BFO层厚度的增加,薄膜的击穿场强和储能密度降低,其中STO/1BFO薄膜在2059 k V/cm电场下的储能性能为:Urec=41 J/cm3,η=45%;在10 k Hz时的介电性能为:εr=274,tanδ=0.030,在200 k V/cm下的介电可调性τ=4.2%,室温到200℃时的容温变化率为-5.5%,具有良好的频率稳定性和温度稳定性。接着,研究了界面数对STO/BFO叠层薄膜(记为F-n;n越大,界面数越多)电学性能的影响。随界面数的增加,薄膜的放电储能密度先增加后减小,储能效率逐渐增大。F-3薄膜具有最优的储能性能,其在2333 k V/cm电场下的Urec=48J/cm3,η=56%;在10 k Hz时的εr=195,tanδ=0.031。此外,研究了底电极(LNO、Pt)对叠层薄膜储能性能的影响,结果表明:Pt上的叠层薄膜在1000 k V/cm电场下的Urec=14 J/cm3,η=64%。LNO上的叠层薄膜在1533 k V/cm电场下的Urec=47J/cm3,比前者提高了2.5倍,η降低到49%;在10 k Hz时的εr=215,tanδ=0.15,室温到200℃时的容温变化率<15%。另外,研究了不同退火温度下微结构对STO薄膜储能性能的影响。当退火温度低于600℃时,薄膜为非晶态结构,当退火温度高于650℃时,STO开始结晶。随着退火温度的升高,薄膜的耐压强度从500℃退火的3682 k V/cm,增加到550℃退火的4451 k V/cm,再逐渐减小。500℃退火的STO薄膜的储能密度为28 J/cm3,效率60%。当退火温度为550℃时,薄膜的储能密度最大,其在4541 k V/cm电场下的Urec=54 J/cm3,η=78%;在10 k Hz时的εr=43,tanδ=0.005。最后,研究了BFO含量对STO-BFO薄膜结构和电学性能的影响。随着BFO含量的增加,薄膜的击穿场强和储能密度降低;当BFO含量为10%时,薄膜的耐压强度和储能密度最高。其在10 k Hz时的介电性能为:εr=35,tanδ=0.003,室温到200℃时的容温变化率为2.4%;在5876 k V/cm电场下的储能性能为:Urec=101 J/cm3,η=93%;在室温到150℃的温度范围内,放电储能密度变化1.3%,储能效率均在83%以上,储能性能具有优异的温度稳定性。可见,STO-BFO薄膜具有优异的介温稳定性、偏压稳定性和储能特性,在高温储能领域有较好的应用潜力。

二、黏稠电介质的介电常数测量电容器的研制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、黏稠电介质的介电常数测量电容器的研制(论文提纲范文)

(1)同族元素替代对Na0.5Y0.5Cu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响与机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电介质的性质
        1.2.1 电介质的极化
        1.2.2 电介质的介电常数与介电损耗
        1.2.3 电介质的电导
        1.2.4 电介质的击穿
    1.3 ACu_3Ti_4O_12陶瓷的研究现状
    1.4 Na_(0.5)Y_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的研究现状
    1.5 本课题的研究意义与研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第2章 样品的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 样品的制备
        2.2.1 粉体的制备
        2.2.2 陶瓷的制备
    2.3 样品的表征
        2.3.1 微观结构表征
        2.3.2 微观形貌表征
        2.3.3 介电性能表征
    2.4 本章小结
第3章 碱金属离子替代Na~+对陶瓷性能的影响研究
    3.1 前言
    3.2 样品的制备与表征
    3.3 Li~+替代Na~+对NYCTO陶瓷性能的影响
        3.3.1 Li~+替代Na~+对陶瓷微观结构的影响
        3.3.2 Li~+替代Na~+对陶瓷微观形貌的影响
        3.3.3 Li~+替代Na~+对陶瓷介电性能的影响
    3.4 (Na,K)Y_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的性能分析
        3.4.1 (Na,K)Y_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观结构
        3.4.2 (Na,K)Y_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观形貌
        3.4.3 (Na,K)Y_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能
    3.5 (Na,Rb)Y_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的性能分析
        3.5.1 含Rb~+元素陶瓷的微观结构
        3.5.2 含Rb~+元素陶瓷的微观形貌
        3.5.3 含Rb~+元素陶瓷的介电性能
    3.6 Na_(0.5-x)Cs_xY_(0.5)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的性能分析
        3.6.1 不同Cs~+含量对陶瓷微观结构的影响
        3.6.2 不同Cs~+含量对陶瓷微观形貌的影响
        3.6.3 不同Cs~+含量对陶瓷介电性能的影响
    3.7 不同碱金属离子替代Na~+的陶瓷的性能对比
    3.8 本章小结
第4章 高击穿场强Na_(0.5)Y_(0.5-x)La_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 Na_(0.5)Y_(0.5-x)La_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备
    4.3 Na_(0.5)Y_(0.5-x)La_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的性能分析
        4.3.1 Na_(0.5)Y_(0.5-x)La_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观结构
        4.3.2 Na_(0.5)Y_(0.5-x)La_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观形貌
        4.3.3 Na_(0.5)Y_(0.5-x)La_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能
    4.4 本章小结
第5章 低损耗NYC(Ti,Zr)O陶瓷的制备与性能研究
    5.1 引言
    5.2 NYC(Ti,Zr)O陶瓷的制备
    5.3 NYC(Ti,Zr)O陶瓷的性能分析
        5.3.1 NYC(Ti,Zr)O陶瓷的微观结构
        5.3.2 NYC(Ti,Zr)O陶瓷的微观形貌
        5.3.3 NYC(Ti,Zr)O陶瓷的介电性能
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(2)高储能聚丙烯电容器薄膜的制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 电容器概述
        1.2.1 电介质材料
        1.2.2 电介质极化
        1.2.3 电性能表征参数
        1.2.4 介电常数提高的理论模型
        1.2.5 储能密度提高的理论分析
    1.3 聚合物基复合材料的研究进展
        1.3.1 金属/聚合物基复合材料
        1.3.2 碳系/聚合物基复合材料
        1.3.3 导电高分子/聚合物基复合材料
        1.3.4 陶瓷/聚合物基复合材料
    1.4 聚合物复合材料薄膜制备方法
        1.4.1 流延法
        1.4.2 熔融共混法
        1.4.3 溶胶凝胶法
        1.4.4 静电纺织法
    1.5 论文选题及研究意义
    1.6 研究内容
第二章 聚苯胺的制备及表征
    2.1 引言
    2.2 实验仪器及药品
    2.3 聚苯胺的制备方法
        2.3.1 化学合成法
        2.3.2 电化学合成法
    2.4 聚苯胺的表征
        2.4.1 傅里叶红外光谱
        2.4.2 扫描电子图谱分析
        2.4.3 X射线衍射图谱
    2.5 聚苯胺的导电性能测试及导电机理
        2.5.1 导电性能测试
        2.5.2 导电机理
    2.6 本章小结
第三章 有机导电填料/聚合物复合材料的制备及介电性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验仪器及药品
    3.3 PANI/PP以及PANI/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的制备
        3.3.1 PANI/PP复合材料薄膜的制备
        3.3.2 PANI/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的制备
    3.4 PANI/PP以及PANI/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的表征
        3.4.1 扫描电子图谱
        3.4.2 傅里叶红外光谱
        3.4.3 X射线衍射分析
    3.5 PANI/PP以及PANI/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的电性能测试
        3.5.1 介电性能
        3.5.2 击穿性能
    3.6 本章小结
第四章 无机纳米粒子/聚合物复合材料的制备及储能性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验仪器与药品
    4.3 BN、BNNSs的表面修饰
    4.4 s-BN/PP、BNNSs/PP和 BNNSs/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的制备
    4.5 s-BN/PP、BNNSs/PP和 BNNSs/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的表征
        4.5.1 扫描电子图谱以及透射电子显微图谱
        4.5.2 傅里叶红外光谱
        4.5.3 X射线衍射分析
    4.6 s-BN/PP、BNNSs/PP和 BNNSs/PP-g-MAH/PP复合材料薄膜的电性能测试分析
        4.6.1 介电性能
        4.6.2 击穿性能
        4.6.3 储能密度及充放电速率
    4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文

(3)超支化聚酯改性纳米BaTiO3/环氧树脂复合材料的性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 介电材料概述
        1.2.1 介电材料的基本概念及其表征
        1.2.2 介电材料的极化机理
        1.2.3 介电材料的击穿
        1.2.4 介电性能的外界影响因素
    1.3 聚合物基纳米复合材料的研究进展
        1.3.1 聚合物基纳米复合材料的应用
        1.3.2 聚合物基纳米复合材料的研究现状
        1.3.3 聚合物基纳米陶瓷复合材料存在的问题
    1.4 超支化改性纳米填料的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 超支化改性纳米BaTiO3样品的制备及结构表征
    2.1 超支化聚合物
        2.1.1 超支化聚合物的结构及特点
        2.1.2 超支化聚合物接枝方法
    2.2 超支化聚酯改性纳米BaTiO3的制备
        2.2.1 实验原料及主要设备
        2.2.2 样品制备
    2.3 样品红外表征
    2.4 本章小结
3 超支化聚酯改性纳米BaTiO_3/EP复合材料的制备及其性能测试
    3.1 实验原料及主要设备
    3.2 样品制备
    3.3 复合材料微观性能表征
    3.4 复合材料电性能测试
        3.4.1 介电性能
        3.4.2 局放起始电压及交流击穿场强
    3.5 复合材料导热性能测试
    3.6 本章小结
4 超支化聚酯改性纳米BaTiO_3/EP复合材料的性能测试结果及分析
    4.1 复合材料微观性能表征分析
    4.2 复合材料电性能测试结果与分析
        4.2.1 介电性能
        4.2.2 局放起始电压
        4.2.3 交流击穿场强
    4.3 复合材料导热性能测试结果与分析
        4.3.1 复合材料导热性能测试结果
        4.3.2 导热机理分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果

(4)BaTiO3-BiMeO3基储能陶瓷的制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
        1.1.1 脉冲功率技术的发展历程
        1.1.2 脉冲功率系统组成
        1.1.3 脉冲功率技术的应用
    1.2 能量储存方式的分类和特点
    1.3 储能介质陶瓷的基本原理
        1.3.1 电介质的极化和介电常数
        1.3.2 电介质的储能
    1.4 固体电介质击穿机理
        1.4.1 本征击穿
        1.4.2 热击穿
        1.4.3 局部放电击穿
        1.4.4 机电击穿
        1.4.5 影响介质击穿场强的因素
    1.5 介质陶瓷材料的分类
        1.5.1 线性介质材料
        1.5.2 铁电介质材料
        1.5.3 反铁电介质材料
        1.5.4 弛豫铁电介质材料
    1.6 BaTiO_3陶瓷的特点
        1.6.1 BaTiO_3的结构
        1.6.2 BaTiO_3的电畴和电滞回线
    1.7 本文的研究目的与内容
        1.7.1 本文的研究目的
        1.7.2 本文的研究内容
第二章 材料制备与性能表征
    2.1 钛酸钡基陶瓷的制备
        2.1.1 实验工艺
        2.1.2 实验原料及仪器设备
    2.2 钛酸钡基陶瓷样品的测试表征手段
        2.2.1 物相结构
        2.2.2 微观形貌
        2.2.3 密度测试
        2.2.4 介电测试
        2.2.5 铁电测试
        2.2.6 充放电测试
第三章 BaTiO_3-Bi(M.Zr)O_3陶瓷的制备与研究
    3.1. 序言
    3.2 (1-x)BaTiO_3-xBi(Zn_(1/2)Zr_(1/2))O_3陶瓷的制备与性能研究
        3.2.1 相结构和微观形貌
        3.2.2 介电性能
        3.2.3 储能性能
    3.3 (1-x)BaTiO_3-xBi(Ni_(1/2)Zr_(1/2))O_3陶瓷的制备与性能研究
        3.3.1 相结构和微观形貌
        3.3.2 介电性能
        3.3.3 储能性能
    3.4 0.85BaTiO_3-0.15Bi(Li_(1/3)Zr_(2/3))O_3陶瓷的制备与性能研究
        3.4.1 相结构和微观形貌
        3.4.2 介电性能
        3.4.3 储能性能
    3.5 本章总结
第四章 BaTiO_3-Bi(Ln_(1/2)Sn_(1/2))O_3 (Ln=Ni,Mg)陶瓷的制备与研究
    4.1 序言
    4.2 (1-x)BaTiO_3-xBi(Ni_(1/2)Sn_(1/2))O_3陶瓷的制备与性能研究
        4.2.1 晶体结构和微观形貌
        4.2.2 介电性能
        4.2.3 击穿特性
        4.2.4 储能性能
        4.2.5 充放电性能
    4.3 (1-x)BaTiO_3-xBi(Mg_(1/2)Sn_(1/2))O_3陶瓷的制备与性能研究
        4.3.1 晶体结构和微观形貌
        4.3.2 介电性能
        4.3.3 击穿特性
        4.3.4 储能性能
        4.3.5 充放电性能
    4.4 本章小结
第五章 BaTiO_3-Bi(Mg_(2/3)Ta_(1/3))O_3陶瓷的制备与研究
    5.1 序言
    5.2 (1-x)BaTiO_3-xBi(Mg_(2/3)Ta_(1/3))O_3陶瓷的制备与性能研究
        5.1.1 晶体结构和微观形貌
        5.1.2 介电性能
        5.1.3 击穿特性
        5.1.4 储能性能
        5.1.5 充放电性能
    5.3 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 全文总结
    6.2 本论文的创新之处
    6.3 未来展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果

(5)高储能密度薄膜电容器中钛酸锶钡和铌酸锌铋的制备及其特性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
    1.2 电介质储能原理和影响储能密度的因素
        1.2.1 介电常数
        1.2.2 正切损耗
        1.2.3 击穿电场强度
    1.3 电介质储能材料研究现状
        1.3.1 BST材料储能的研究现状
        1.3.2 BZN材料储能的研究现状
        1.3.3 电介质储能材料的透光特性
    1.4 论文创新点
    1.5 研究内容
2 实验方法和工艺关键技术的研究
    2.1 制备方法和原材料的选择
        2.1.1 薄膜的制备方法
        2.1.2 薄膜制备所需材料和仪器
        2.1.3 基底和电极材料的选择
    2.2 溶胶-凝胶法中前驱液胶体的关键技术
        2.2.1 胶体的配置
        2.2.2 CA-EG的缩聚反应
        2.2.3 配制Nb-CA溶液
    2.3 溶胶-凝胶法制备薄膜的关键技术
        2.3.1 溶胶浓度
        2.3.2 匀胶
        2.3.3 干燥退火制度
    2.4 薄膜性能测试
        2.4.1 XRD
        2.4.2 XPS
        2.4.3 介电性能测试
        2.4.4 可见光透过率测试
    2.5 本章小结
3 低损耗钛酸锶钡薄膜性能分析
    3.1 BST薄膜材料概述
    3.2 薄膜结构测试
        3.2.1 XRD测试
        3.2.2 XPS测试
    3.3 介电性能测试
    3.4 光学性能测试
    3.5 本章小结
4 高储能铌酸铋锌薄膜性能分析
    4.1 BZN薄膜材料概述
    4.2 薄膜结构测试
        4.2.1 XRD测试
        4.2.2 XPS测试
    4.3 介电性能测试
    4.4 光学性能测试
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 未来展望
参考文献
硕士学位期间发表的论文及参与项目
致谢

(6)低介电常数聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景以及研究目的意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究目的与意义
    1.2 电介质材料概述
        1.2.1 电介质材料
        1.2.2 电介质材料的极化方式
        1.2.3 电介质材料的表征参数
    1.3 聚酰亚胺材料概述
        1.3.1 聚酰亚胺的结构与性能
        1.3.2 聚酰亚胺的制备与应用
    1.4 低介电聚酰亚胺材料的制备
        1.4.1 引入氟原子或含氟基团
        1.4.2 引入大体积原子或原子团
        1.4.3 制造多孔结构
        1.4.4 掺杂更低介电常数的无机颗粒
    1.5 课题的研究内容及创新性
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 创新性
第2章 实验与测试分析方法
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 不同结构重复单元聚酰亚胺的制备
    2.3 DMF溶剂可溶型含氟聚酰亚胺的制备
    2.4 ZIF-8 纳米颗粒的制备
    2.5 ZIF-8/FPI复合薄膜的制备
    2.6 材料测试与表征
        2.6.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)测试
        2.6.2 紫外-可见分光光谱(UV-vis)测试
        2.6.3 X射线衍射图谱(XRD)测试
        2.6.4 场发射扫描电子显微镜和能谱仪(SEM和 EDS)测试
        2.6.5 热稳定性测试
        2.6.6 力学性能测试
        2.6.7 薄膜厚度测试
        2.6.8 水接触角及水吸收性能测试
        2.6.9 介电性能的测试
第3章 不同结构重复单元的聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究
    3.1 引言
    3.2 不同结构重复单元聚酰亚胺的制备及表征
        3.2.1 聚酰亚胺制备
        3.2.2 聚酰亚胺的傅里叶红外光谱表征
        3.2.3 聚酰亚胺的热学性能研究
        3.2.4 聚酰亚胺的紫外-可见分光光谱表征
        3.2.5 聚酰亚胺的力学性能研究
        3.2.6 聚酰亚胺的介电性能研究
    3.3 本章小结
第4章 低介电常数ZIF-8/FPI纳米复合薄膜的制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 ZIF-8 纳米粒子的表征
    4.3 ZIF-8/FPI纳米复合薄膜的制备及性能研究
        4.3.1 ZIF-8/FPI复合薄膜的制备
        4.3.2 ZIF-8/FPI复合薄膜的傅里叶红外光谱表征
        4.3.3 ZIF-8/FPI复合薄膜的SEM表征
        4.3.4 ZIF-8/FPI复合薄膜的力学性能表征
        4.3.5 ZIF-8/FPI复合薄膜的介电性能表征
        4.3.6 ZIF-8/FPI复合薄膜的水吸收及水接触角表征
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(7)多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及需求
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研制技术现状
        1.2.2 国内研制技术现状
    1.3 目前存在的问题
    1.4 主要研究内容
第二章 BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料机理及掺杂工艺关键环节分析
    2.1 BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料产品工作原理
    2.2 主晶相BaTiO3宏观高介低损耗电性能机理
    2.3 主晶相BaTiO3偏压特性机理
    2.4 中温烧结设计机理
    2.5 主要参数计算公式
        2.5.1 介质介电常数
        2.5.2 介质损耗功率
        2.5.3 介质介电常数温度变化率
        2.5.4 介质偏压特性
    2.6 掺杂工艺关键环节分析
        2.6.1 “壳-芯”结构的构建及稳定技术攻关
        2.6.2 掺杂改性技术攻关
        2.6.3 解决偏压特性的技术攻关
        2.6.4 玻璃相纳米复合材料的制备技术攻关
        2.6.5 掺杂工艺实验设计
    2.7 小结
第三章 配方设计实验
    3.1 设计思路
    3.2 BX、X7R多层陶瓷电容器瓷料技术指标
    3.3 实验内容
        3.3.1高介低损耗参数设计实验
        3.3.2高温度稳定性参数设计实验
        3.3.3高绝缘电阻参数设计实验
        3.3.4偏压特性参数设计实验
        3.3.5瓷料中温烧结设计实验
    3.4 小结
第四章 纳米掺杂物材料制备实验
    4.1 实验途径设计
    4.2 主要实验仪器及实验试剂
    4.3 实验方法
        4.3.1单因素筛选实验
        4.3.2凝胶时间正交实验
        4.3.3干凝胶制备单因素实验
        4.3.4煅烧双因素实验
    4.4 小结
第五章 纳米复合材料掺杂实验
    5.1 实验目的及内容
    5.2 实验结果与分析
    5.3 小结
第六章 工艺参数的优化实验
    6.1 球磨机研磨设备工艺实验
    6.2 研磨搅拌磨研磨设备工艺实验
    6.3 立式振动磨研磨设备工艺实验
    6.4 小结
第七章 实施方案的选定及最终产品测试结果分析
    7.1 实施方案的选定
        7.1.1 基本配方组成范围(wt%)
        7.1.2 纳米掺杂物材料制备参数
        7.1.3 纳米掺杂技术的应用
        7.1.4 工艺优化参数确认
    7.2 最终产品测试结果及分析
        7.2.1 测试目的
        7.2.2 测试方法
        7.2.3 主要实验设备及仪器仪表
        7.2.4 测试结果和分析
    7.3 小结
第八章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
致谢
参考文献

(8)杆状电介质材料微波性能均匀性测试技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景及意义
    1.2 介质材料均匀性测试研究现状及动态
        1.2.1 介质材料微波性能测试方法介绍
        1.2.1.1 集总参数法
        1.2.1.2 非谐振法
        1.2.1.3 谐振法
        1.2.2 介质材料微波性能均匀性研究现状及动态
        1.2.2.1 介电均匀性测试研究现状及动态
        1.2.2.2 衰减量均匀性测试研究现状及动态
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本文的结构安排
第二章 电介质材料微波性能测试理论
    2.1 引言
    2.2 TM模式圆柱腔复介电常数测试理论
        2.2.1 TM_(0n0)圆柱谐振腔模式及场分析
        2.2.2 圆柱谐振腔微扰法
        2.2.3 纵径向模式匹配法
        2.2.4 测试方法对比
    2.3 基于网络参数法的衰减测试理论
        2.3.1 平行双线传输反射特性分析
        2.3.1.1 传输特性参数计算
        2.3.1.2 传播模式电场分析
        2.3.2 微波网络参数法
    2.4 本章小结
第三章 电介质材料介电性能分布测试技术
    3.1 引言
    3.2 介电性能分布测试建模
        3.2.1 基于微扰法的相邻样品段比对测试模型
        3.2.1.1 TM_(0n0)圆柱腔高度与复介电常数测试的分析
        3.2.1.2 基于微扰法的介电常数分布测试建模
        3.2.2 样品分段模式匹配测试模型
        3.2.3 待测材料偏心测试模型完善
        3.2.3.1 基于视觉测量的偏心位置获取
        3.2.3.2 样品孔的场分布分析
        3.2.3.3 样品偏心的复介电常数计算
    3.3 分布测试传感器设计
        3.3.1 宽频单腔体测试装置
        3.3.2 宽频多腔体级联测试装置
    3.4 测试系统研制及软件编写
        3.4.1 待测样品移动平台设计
        3.4.2 测试系统集成
        3.4.2.1 系统电气结构设计
        3.4.2.2 系统机械结构设计
        3.4.3 自动测试软件编写
        3.4.3.1 软件编写及运行环境
        3.4.3.2 测试程序流程及界面
    3.5 本章小结
第四章 电介质材料衰减量分布测试技术
    4.1 引言
    4.2 衰减量分布测试建模
        4.2.1 中间孔平行双线测试建模
        4.2.2 侧边孔平行双线测试建模
    4.3 分布测试传感器设计
        4.3.1 平行双线阻抗匹配结构
        4.3.2 具有样品孔的平行双线设计
        4.3.2.1 中间样品孔平行双线
        4.3.2.2 侧边样品孔平行双线
        4.3.3 校准装置设计
    4.4 测试系统研制及软件编写
        4.4.1 测试系统集成
        4.4.2 自动测试软件编写
    4.5 本章小结
第五章 测试结果及误差分析
    5.1 引言
    5.2 复介电常数分布测试结果分析
        5.2.1 基于微扰法的分布测试结果分析
        5.2.2 基于模式匹配法的分布测试结果分析
        5.2.3 测试误差分析
        5.2.3.1 系统误差分析
        5.2.3.2 随机误差分析
    5.3 衰减量分布测试结果分析
        5.3.1 中间孔平行双线测试结果
        5.3.2 测试误差分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结及展望
    6.1 全文研究内容总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果

(9)高击穿场强CaCu3Ti4012基介电陶瓷的制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 CaCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的研究现状
        1.1.1 CaCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的研究背景
        1.1.2 CaCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的高介电常数机理
    1.2 电介质概论
        1.2.1 电介质的极化
        1.2.2 介电常数
        1.2.3 介电损耗
        1.2.4 电介质的电导
        1.2.5 电介质的击穿
    1.3 CaCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷击穿场强的研究进展
        1.3.1 击穿场强的机理研究
        1.3.2 提高击穿场强的方法研究
    1.4 本课题的研究意义与研究内容
第2章 样品的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 样品的制备方法
        2.2.1 粉体制备方法
        2.2.2 陶瓷制备方法
    2.3 样品的表征
        2.3.1 微观结构表征
        2.3.2 微观形貌表征
        2.3.3 介电性能表征
第3章 高介电常数Ca_(1-x)Mg_xCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的制备与性能研究
    3.1 引言
    3.2 Ca_(1-x)Mg_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备与表征
    3.3 Mg掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷性能的影响
        3.3.1 Ca_(1-x)Mg_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观结构
        3.3.2 Ca_(1-x)Mg_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观形貌
        3.3.3 Ca_(1-x)Mg_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能
    3.4 本章小结
第4章 高击穿场强Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备与表征
    4.3 Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的性能研究
        4.3.1 Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观结构
        4.3.2 Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观形貌
        4.3.3 Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能
    4.4 Ca_(1-x)Sr_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的高击穿场强机理分析
    4.5 本章小结
第5章 Ba掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的制备与性能研究
    5.1 引言
    5.2 Ca1-x Bax Cu3Ti4O12 陶瓷的制备与表征
    5.3 Ba掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)介电陶瓷的影响
        5.3.1 Ba掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷微观结构的影响
        5.3.2 Ba掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷微观形貌的影响
        5.3.3 Ba掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响
    5.4 碱土金属元素掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(10)SrTiO3/BiFeO3薄膜的结构设计与储能性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 储能电介质
        1.2.1 介质的电极化
        1.2.2 评价储能性能的主要参数
        1.2.3 储能介质的分类
    1.3 薄膜储能
        1.3.1 储能薄膜的研究现状
        1.3.2 薄膜储能的优点与存在的问题
        1.3.3 提高薄膜储能性能的方法
    1.4 课题的提出与研究内容
        1.4.1 课题的提出及研究意义
        1.4.2 课题的研究内容
第2章 薄膜的制备与研究方法
    2.1 薄膜的制备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 实验方案和工艺路线
        2.1.4 样品的制备
        2.1.5 顶电极的制备
    2.2 薄膜的表征测试方法
        2.2.1 热重-差热分析(TG-DSC)
        2.2.2 X-射线衍射分析(XRD)
        2.2.3 显微结构表征
        2.2.4 X-射线光电子能谱分析(XPS)
        2.2.5 介电性能测试
        2.2.6 铁电性能测试
        2.2.7 储能性能计算
        2.2.8 薄膜电阻率测试
第3章 STO 薄膜和BFO 薄膜的改性研究
    3.1 STO薄膜的改性研究
        3.1.1 STO薄膜的制备
        3.1.2 STO薄膜的物相结构与显微形貌
        3.1.3 STO薄膜的介电性能
        3.1.4 STO薄膜的铁电性能
        3.1.5 STO薄膜的储能性能
    3.2 BFO薄膜的改性研究
        3.2.1 BFO薄膜的制备
        3.2.2 BFO薄膜的物相结构与显微形貌
        3.2.3 BFO薄膜的介电性能
        3.2.4 BFO薄膜的铁电性能
    3.3 小结
第4章 STO/BFO叠层薄膜的储能性能研究
    4.1 BFO层位置对STO/BFO薄膜储能性能的影响
        4.1.1 STO/BFO薄膜的制备
        4.1.2 STO/BFO薄膜的物相结构与显微形貌
        4.1.3 STO/BFO薄膜的介电性能
        4.1.4 STO/BFO薄膜的介电击穿强度
        4.1.5 STO/BFO薄膜的铁电与储能性能
    4.2 BFO层厚度对STO/BFO薄膜储能性能的影响
        4.2.1 STO/nBFO薄膜的制备
        4.2.2 STO/nBFO薄膜的物相结构与显微形貌
        4.2.3 STO/nBFO薄膜的介电性能
        4.2.4 STO/nBFO薄膜的铁电与储能性能
    4.3 小结
第5章 界面对STO/BFO叠层薄膜储能性能的影响
    5.1 界面数对STO/BFO薄膜储能性能的影响
        5.1.1 不同界面数STO/BFO薄膜的制备
        5.1.2 界面数对STO/BFO薄膜物相结构和显微形貌的影响
        5.1.3 界面数对STO/BFO薄膜介电性能的影响
        5.1.4 界面数对STO/BFO薄膜铁电与储能性能的影响
    5.2 LNO底电极对STO/BFO薄膜储能性能的影响
        5.2.1 LNO缓冲层的制备与表征
        5.2.2 不同衬底上STO/BFO薄膜的结构与性能
    5.3 小结
第6章 STO-BFO薄膜的储能性能研究
    6.1 退火温度对STO薄膜结构和性能的影响
        6.1.1 不同退火温度STO薄膜的制备
        6.1.2 STO前驱体凝胶的差热分析
        6.1.3 退火温度对STO薄膜物相结构与显微形貌的影响
        6.1.4 退火温度对STO薄膜介电性能的影响
        6.1.5 退火温度对STO薄膜铁电和储能性能的影响
    6.2 STBFx薄膜的结构和储能性能
        6.2.1 STBFx薄膜的制备
        6.2.2 STBFx薄膜的物相结构与显微形貌
        6.2.3 STBFx薄膜的介电性能
        6.2.4 STBFx薄膜的铁电与储能性能
        6.2.5 复合薄膜与叠层薄膜的性能对比
    6.3 小结
第7 章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录:攻读博士学位期间的学术论文与学术活动

四、黏稠电介质的介电常数测量电容器的研制(论文参考文献)

  • [1]同族元素替代对Na0.5Y0.5Cu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响与机理研究[D]. 李卓晓. 太原理工大学, 2021(01)
  • [2]高储能聚丙烯电容器薄膜的制备与性能研究[D]. 燕仕玉. 青岛科技大学, 2021(01)
  • [3]超支化聚酯改性纳米BaTiO3/环氧树脂复合材料的性能研究[D]. 杨歆虞. 西安理工大学, 2020(01)
  • [4]BaTiO3-BiMeO3基储能陶瓷的制备与性能研究[D]. 司峰. 电子科技大学, 2020(01)
  • [5]高储能密度薄膜电容器中钛酸锶钡和铌酸锌铋的制备及其特性研究[D]. 卫凯龙. 中北大学, 2020(09)
  • [6]低介电常数聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究[D]. 李鸿韬. 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院), 2020(07)
  • [7]多层陶瓷电容器瓷料掺杂工艺研究[D]. 覃荷. 电子科技大学, 2020(01)
  • [8]杆状电介质材料微波性能均匀性测试技术研究[D]. 高冲. 电子科技大学, 2020(01)
  • [9]高击穿场强CaCu3Ti4012基介电陶瓷的制备与性能研究[D]. 刘玉倩. 太原理工大学, 2020(07)
  • [10]SrTiO3/BiFeO3薄膜的结构设计与储能性能研究[D]. 刁春丽. 武汉理工大学, 2020(01)

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用于粘性电介质的介电常数测量的电容器的开发
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