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钛酸锶钡材料的制备及其对电场作用
时间:2022-08-24 阅读:

     钛酸锶钡在电场中因极化而发生结构和性能上改变之特点为依据,本文探索出一种反应条件温和、环境友好、操作简单的制备方法,制备出纯度高、形貌特殊的钛酸锶钡(Ba0.8Sr0.2TiO3),在此基础上,将不同形貌的钛酸锶钡分散于明胶含水体系中,在有/无电场作用下,胶凝制备钛酸锶钡/明胶/甘油复合弹性胶体。通过监测胶体的力学性能,研究不同形貌的钛酸锶钡对电场作用的响应行为,以及对复合胶体结构和性能的影响,筛选出对电场作用响应能力强的钛酸锶钡材料,从而为制备良好的电流变材料和光子晶体打下基础。具体分述如下:


      1、以硝酸钡、硝酸锶、钛酸丁酯及氨水为原料,以酒石酸、乙二胺四乙酸(EDTA)为复合络合剂,结合溶胶络合前驱体法和低温燃烧法的优点,采用溶胶络合前驱体低温燃烧法制备得到Ba0.8Sr0.2TiO3纳米粉体,并以此样品为原料,制备成陶瓷薄片。通过XRD、SEM、TEM等测试手段,分析了粉体的相结构、形貌和陶瓷片的形貌,研究了前驱体溶液的pH值,煅烧温度,酒石酸与金属离子的配比等因素对粉体的影响。实验结果表明:前驱体溶液的pH约为7;金属离子与有机物酒石酸的物质的量之比为1:1.5;煅烧温度为650 ℃,可得到结晶良好、纯度高、平均粒径约为40 nm的BST纳米粉体。


      2、 以DL-α丙氨酸作为前驱体原料,采用一种简单组合法,制备出了无规则形貌和薄叶状的两类钛酸锶钡。通过 XRD、SEM、TG-DSC等测试手段,分析了前驱体的热分解过程及产物的形貌和相结构。实验表明:此法制备钛酸锶钡的最佳温度为650 ℃,硝酸铵的加入是制备出薄叶钛酸锶钡的关键因素。
 

 
      3、结合化学方法和物理手段,将各种薄叶钛酸锶钡分散到含水明胶/甘油体系中,在有/无电场作用的条件下分别胶凝制备了两种类型的复合弹性水凝胶。通过XRD、SEM、力学性能的测试等,研究分散粒子浓度,胶凝电场强度和时间,分散粒子的结构和形貌等因素对复合胶体力学性能的影响。结果表明,分散粒子为BST(650),分散粒子浓度1.3 wt%,胶凝电场为1.2 kv/mm和30 min制备的复合胶体硬度最大。分析认为,分散粒子的薄叶厚度越小,纯度越高,两类胶体的硬度差别越大,这两个条件共同作用,使分散粒子为BST(650)的两类复合胶体,在同等条件下硬度的差别最大,BST(650)对电场作用响应最强。


      4、在有/无电场的情况下,将四种不同形貌钛酸锶钡分散到含水明胶/甘油体系中,制备了两种类型的复合弹性胶体,测量这些胶体的力学性能,比较分析,结果表明:(1)在有电场条件下制备的复合胶体的硬度大,表明各种钛酸锶钡分散粒子对电场作用都有响应。(2)分散粒子的尺寸有一维或多维为微米级时,两种复合胶体的硬度最大。

 

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