论文部分内容阅读
脉冲形成线是实现能量压缩的关键器件。随着脉冲功率技术的发展,为满足固态脉冲形成线的小型化需求,要求制备出具有高击穿强度和高储能密度的储能陶瓷材料。本文通过化学包覆的方法,研究制备出了具有“核壳”结构的SiO2包覆型SrTiO3基纳米粉体,研究了该“核壳”结构粉体对陶瓷材料微观结构与介电性能的影响。论文探索了具有“核壳”结构的SiO2包覆型SrTiO3基纳米粉体的合成方法,通过性能测试,分析了包覆型陶瓷原料粉体结构对储能介质陶瓷的介电性能的影响,研究结果如下:(1)采用St?ber方法制备出了具有“核壳”结构的SrTiO3基纳米粉体,研究表明:SiO2可以均匀的包覆在SrTiO3基纳米粉体表面,在保持溶液的PH不变的情况下,通过改变加入的(TEOS)正硅酸四乙酯的量可以调控粉体壳层的厚度,制备出具有不同壳层厚度的“核壳”纳米粉体材料。(2)通过对“核壳”结构SiO2包覆SrTiO3粉体制备的储能陶瓷的物相结构、微观形貌和电学性能研究发现:包覆过后的陶瓷储能材料的耐电压强度和储能密度都有很大提高,当SiO2含量为3 wt%时陶瓷材料具有最大的耐电压强度340kV/cm,当SiO2含量为2.5 wt%时,陶瓷的耐电压强度达到310 kV/cm,同时获得最大为1.2 J/cm3的储能密度,随着SiO2包覆量的加大,陶瓷材料中会出现第二相,由于SiO2壳层的存在,烧结后陶瓷的晶粒尺寸明显降低,SiO2包覆SrTiO3粉体制备的储能陶瓷比纯相SrTiO3陶瓷更好的温度、频率稳定性和偏压稳定性,是一种优异的储能介质陶瓷。(3)通过改变SiO2所包覆粉体的Ba/Sr比,制备出了具有“核壳”结构的SiO2包覆(Ba,Sr)TiO3纳米粉体,进一步研究“核壳”结构粉体制备的储能介质陶瓷的物相结构、显微性能和电学性能发现,SiO2包覆的粉体烧结后陶瓷材料的耐电压性能显著提升。其中3wt%SiO2包覆的Ba0.1Sr0.9TiO3粉体烧结后的陶瓷储能密度达到1.14 J/cm3,3wt%SiO2包覆的Ba0.3Sr0.7TiO3粉体烧结后的陶瓷的击穿强度达到370 kV/cm,储能密度达到1.5 J/cm3,3wt%SiO2包覆的Ba0.4Sr0.6TiO3粉体烧结后的陶瓷储能密度达到1.07 J/cm3。SiO2包覆的粉体烧结后陶瓷材料会有第二相产生,相比于纯相陶瓷材料,SiO2的加入会降低陶瓷材料的介电常数,同时介电损耗较小,SiO2壳层有效降低烧结后陶瓷材料的晶粒尺寸,在脉冲功率技术中拥有广阔应用前景。