论文部分内容阅读
钛酸钡(BaTiO3)陶瓷具有优良的介电和压电性能,广泛应用于电子器件的制备。BaTiO3基陶瓷可用于制备压电陶瓷、湿敏传感器和气敏传感器等多种电子元器件。作为传感器材料,灵敏度是一个重要参数,在传感器材料中引入定向排列的孔道后,可以提高压电陶瓷的静水压优值,使其更适于水下超声波检测的应用;同时可以提高湿敏传感器和气敏传感器中基体与被检测介质的接触面积,提高检测的灵敏度。本文采用冷冻浇注法制备了添加不同悬浮剂的BaTiO3多孔陶瓷。通过Zeta电位仪、粘度计、扫描电子显微镜(SEM)、介电测试仪等测试手段表征了浆料的流体性能和陶瓷样品微观形貌、介电性能。研究了不同悬浮剂及悬浮剂含量对浆料流体性能的影响,探讨不同悬浮稳定机制。研究了制备工艺对BaTiO3多孔陶瓷性能的影响。旨在制备出具有定向孔结构的BaTiO3多孔陶瓷,探讨孔隙结构对多孔陶瓷介电性能的影响。首先以高岭土作为悬浮剂添加到BaTiO3浆料中。实验结果表明:随着高岭土含量的增加,BaTiO3浆料的Zeta电位逐渐降低,当高岭土含量大于8wt.%时,浆料的Zeta电位绝对值大于30mV,满足悬浮稳定要求;浆料粘度逐渐增大,当添加量大于8.0wt.%时,浆料的粘度大于140mPa;浆料的上清液体积逐渐降低,当高岭土含量大于8.0wt.%时,浆料的上清液体积小于20%。因此,在BaTiO3浆料中加入8wt.%的高岭土可以得到稳定悬浮浆料。同时,高岭土含量对烧结制品的性能也有影响。高岭土含量增加,BaTiO3多孔陶瓷的孔隙率先升高后降低,而介电常数先降低后升高。高岭土含量为8.0wt.%时,孔隙率有极大值74%,显微结构分析表明样品具有分布均匀的孔隙结构,且孔道呈定向排列。引入阿拉伯树胶以提高浆料悬浮稳定性。随着阿拉伯树胶含量的增加,浆料的悬浮性能先增强后降低,在阿拉伯树胶含量为0.6wt.%时浆料的悬浮性能最好。在阿拉伯树胶含量0.6wt.%的基础上添加高岭土,浆料的上清液体积降到10%以下,此时在浆料内部存在静电位阻稳定机制。以稳定悬浮浆料为基础,研究烧结温度、固含量、悬浮剂种类和孔结构等对烧结制品性能的影响。随着烧结温度的升高,BaTiO3多孔陶瓷的收缩率逐渐升高,孔隙率降低,介电常数逐渐升高。随着固含量的增加,BaTiO3多孔陶瓷的收缩率降低,孔隙率降低,介电常数升高。固含量直接影响冷冻过程中冰晶的生成量,因此固含量升高,相应的冰晶的生成量就下降,孔隙率也随着下降。只添加高岭土的BaTiO3多孔陶瓷具有柱状孔道分布形貌,同时样品的介电常数随温度的变化过程中没有居里峰出现;添加有高岭土和阿拉伯树胶的BaTiO3多孔陶瓷具有分布均匀的层状孔道结构。当高岭土和阿拉伯树胶含量分别为6.0wt.%和0.6wt.%,固含量为10vol%时,能够得到具有分布均匀定向孔结构的BaTiO3多孔陶瓷。