【摘 要】
：
电能存储技术一直以来都是关系可持续发展的重要问题。电介质电容器相比于超级电容器和电池具有功率密度较大的特点,目前因为在脉冲功率器件中的应用前景而受到了广泛的研究关注。与其他介质电容器器件相比,电介质薄膜电容器体积小,击穿强度大和能量密度高,更容易集成到电路中,并且能满足自充电微能量存储的要求,有望应用于微能量存储系统中。目前对于电介质薄膜电容器的研究主要集中在提高储能密度及效率、提高耐压能力上,并
【基金项目】
：
西南科大学环境友好能源材料国家重点实验室自主课题（18FKSY0202,19FKSY09,20FKSY14）；
论文部分内容阅读
电能存储技术一直以来都是关系可持续发展的重要问题。电介质电容器相比于超级电容器和电池具有功率密度较大的特点,目前因为在脉冲功率器件中的应用前景而受到了广泛的研究关注。与其他介质电容器器件相比,电介质薄膜电容器体积小,击穿强度大和能量密度高,更容易集成到电路中,并且能满足自充电微能量存储的要求,有望应用于微能量存储系统中。目前对于电介质薄膜电容器的研究主要集中在提高储能密度及效率、提高耐压能力上,并且要求具有较好的工作稳定性。锆钛酸钡BaZr0.2Ti0.8O3（BZT）材料作为典型的ABO3钙钛矿型无铅铁电薄膜材料,具有较大的介电常数（εr）和较低的介电损耗（tanδ）,已逐渐成为电介质材料的研究热点。本文采用溶胶凝胶-旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上制备BZT基薄膜,并通过掺杂改性和优化制备工艺提高储能性能。首先是利用Sr元素对BZT薄膜进行掺杂改性制备Ba1-xSrxZ0.2T0.8O3（BSZT）（x=0～0.15）薄膜,研究掺杂浓度对相结构、介电行为和储能性能的影响。经过700℃退火的所有BSZT薄膜均结晶良好,由于Sr2+的离子半径小于Ba2+,Sr含量的增多使得钙钛矿（110）衍射峰逐渐向高角度方向移动。随着Sr含量的增多,BSZT薄膜的介电常数逐渐减小。另外,掺杂Sr降低了薄膜的漏电流,击穿电场强度(EBD)增大了约一倍左右。BSZT薄膜在高电场下显示出明显变胖的P-E回线,导致储能效率明显下降。x=0.05的(Ba0.95,Sr0.05)(Zr0.2,Ti0.8)O3薄膜在3.5 MV/cm的电场下获得了22.7 J/cm~3的可回收能量密度,同时具有良好的抗疲劳性能。进一步地通过控制退火温度（退火温度的范围为550℃～750℃）调控(Ba0.95,Sr0.05)(Zr0.2,Ti0.8)O3薄膜的微观结构,研究退火温度对微观结构与铁电介电行为和储能性质的影响。随着退火温度升高,结晶度逐渐增加,BSZT薄膜从非晶态逐渐转变为结晶态。600℃退火的BSZT薄膜（BSZT60）具有非晶和纳米晶的混合结构。由于结晶度的逐渐增加,介电常数也逐渐增加。BSZT薄膜的EBD值随退火温度升高先增大后减小,BSZT60薄膜具有最大的EBD值,约为6.65 MV/cm,这主要得益于致密的微观结构和低漏电流(在1.5 MV/cm电场下为1.64×10-6A/cm~2)性能的改善。即使低温退火膜介电常数有所降低,但是增大的电击穿强度(EBD)值和在高电场下纤细的P-E回线显著提升了薄膜的储能性能,而高温膜在高电场下漏电流显著增大,使得储能性能恶化。其中,BSZT60具有最好的储能性能,在6.65 MV/cm的电场下,可回收能量密度为50.5J/cm~3,同时具有91.9%高储能效率。另外,BSZT60薄膜电容器表现出具有良好的工作稳定性（包括频率稳定性、温度稳定性和疲劳稳定性）。最后,利用BSZT60薄膜的高绝缘性能,将BSZT60薄膜与其他强极化能力的薄膜组合得到叠层薄膜,研究叠层薄膜对储能性能的影响。首先,用BSZT70薄膜和BSZT60薄膜制备叠层薄膜,BSZT70薄膜的高介电常数使得叠层薄膜具有较强的极化能力,在4层BSZT70与两层BSZT薄膜的叠层薄膜中具有良好的储能性能,在3.0MV/cm的电场下,Wrec约21.9 J/cm~3,η约76.7%。其次,用BSZT薄膜与PbZrO3（PZO）薄膜组成叠层薄膜,退火温度为600℃,相较于单独的BSZT60薄膜极化能力明显增强,但EBD值过低导致储能性能较差。
其他文献
由于Al粉具有较高的能量密度,被广泛用于复合含能材料体系中。然而,Al颗粒表面存在的完整钝化层（Al2O3）会降低其反应性,并使内部的Al核难以完全反应。为了提升铝的反应性,本论文提出了一种基于液态金属“一步”改性微米铝粉方法,用于制备改性铝（GLM-Al）。旨在通过破坏铝颗粒表面完整的Al2O3壳,从而促使铝核快速释放并参与反应。本文的研究内容如下:1)液态金属改性铝的制备及其热性能研究以25μ
水汽分子无时无刻不在侵蚀破坏着周围的建筑、金属材料、电极元件等,从而导致建筑开裂变形、金属锈蚀脆化、电器元件短路故障等。水汽分子对材料的腐蚀破坏已经造成了相当大的经济损伤,对于基体的水汽防护处理已成为建筑、包装、电子甚至国防等领域亟待解决的问题。聚脲作为一种新型的防水防腐涂料,由于其优异的理化性能和简便的制备工艺,已经成为最具应用潜力的防护涂料。然而,相较于其它的防护涂料,聚脲涂层的水汽阻隔性并不
核能是一种零碳排放的新型能源形式,其开发和利用都将无可避免地产生高放废物。然而,高放废物具有放射性强、生物毒性大等特点,因此,必须得到安全有效的固化处理。玻璃固化是目前唯一实现工程化应用的高放废物固化方式,但其存在对高放废物包容量低的问题。随着核事业的发展,未来产生的高放废物将越来越多,低包容量的玻璃固化方式无法满足高放废物的处理需求,因此,有必要开发对高放废物具有更高包容量的固化基材。本文针对富
目前可穿戴辐射防护制品主要是橡胶材质,普遍存在射线防护功能单一、笨重及透气透湿性差等问题。随着核技术在能源、国防及医学领域的快速发展与应用,涉核人员会更多、涉核活动会更为频繁,迫切需求开发出辐射防护安全和穿戴舒适的辐射防护制品。聚酯纤维加工成的纺织面料具有透气透湿性,填充具有辐射防护功能的无机粒子的聚酯复合材料能潜在地实现辐射防护制品的辐射防护安全和穿戴舒适。因此,高填充高分子复合材料中填料尺寸、
硝酸酯类化合物作为一种能源材料被广泛应用于固体推进剂,但其分子结构中含有键能较低的硝酸酯键（O-NO2）,易在高温、水分、酸性等条件下发生分解反应产生大量氮氧酸性气体（NOX）和氮氧自由基（NO·）。这些氮氧化物又催化硝酸酯类化合物的分解,缩短固体推进剂服役寿命,可导致燃烧甚至爆炸,给我国军事领域的发展带来不可估量损失。为提高固体推进剂的热安定性,科学家们设计了一系列苯胺类、苯脲类及苯酚类安定剂。
高氯酸铵（AP）在固体推进剂中扮演着氧化剂和能量释放的重要角色,其燃烧性能直接影响固体推进剂整体的性能。目前,改善AP燃烧性能最有效的方法是引入燃烧催化剂。在众多催化剂中,含能配合物是一类特殊的催化剂,它具有出色的能量特性、稳定性以及催化特性,因此受到有关学者的广泛关注。含能配合物的组成通常包括含能配体和金属中心,而在众多的配体中,富氮唑类配体优势显著,具有高生成焓、高能量、出色的氧平衡、热稳定性
随着核技术的不断发展,涉核场景也越来越多,为了保障涉核人员及环境安全,针对放射性污染的控制与清除显得尤为重要。放射性去污的方法不在少数,其中可剥离去污技术具备施工较为简便、去污率高、产生废物较易后处理等优势,得到了广泛的应用,而可剥离去污剂也成为了研究热点。传统有机溶剂型可剥离涂料在生产和使用过程中含有大量的挥发性有机化合物（VOCs）,所以环境友好型去污材料受到越来越多的重视,具有环境友好特性的
高氯酸铵（AP）作为一种氧化剂被广泛应用于固体推进剂中,其吸湿性和热分解性能直接影响推进剂的热稳定性及燃烧性能。为了改善AP的防吸湿性,同时提高AP的热分解性能,本文采用聚多巴胺（PDA）作为一种界面材料包覆于AP,然后利用PDA优异的粘附性能,分别用非含能的纳米金属氧化物和含能的纳米金属配合物对其进行二次包覆,制备出AP/PDA/纳米催化剂的复合材料。主要研究内容如下:（1）AP颗粒的粒径调控。
光催化技术在解决能源问题和环境污染等方面具有绿色环保、成本低廉等显著优势,而对光催化材料的研究正是这一领域的关键。三氧化钨（WO3）是一种常见的n型半导体材料,具有高的地球丰度、良好的化学稳定性、环境友好以及可见光响应等特性,在光催化领域受到了广泛关注。WO3作为光催化材料还存在光生载流子复合率高,光生电子还原能力较弱的缺点。氧化亚铜（Cu2O）,禁带宽度约为2.1 e V,与WO3相比,Cu2O
环境介质中残留的抗生素已被视作一种新兴的污染物,潜在地威胁着生态环境安全和人类健康。为了有效的去除水体中的抗生素,本论文以四环素（TC）为模型,通过层层自组装制备一种新型的钴（Co）、钛（Ti）共掺杂锌铁氧体（CoTiZFO）薄膜光阳极,详细地研究了薄膜层数,以及施加电压对其光电催化（PEC）降解TC的性能影响;分析了CoTiZFO薄膜光阳极在PEC作用下可能产生的活性氧物种,并探讨了TC潜在的降