检索结果-南通市图书馆

作者：黄岩岩哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

伴随通信技术的蓬勃发展,电子器件的集成化和微型化发展成为趋势,但随之而来的电磁干扰和辐射问题已成为不可忽视的问题,其不仅严重降低信息传递的质量,而且在一定程度上会影响生物体的正常机能。微波吸收材料由于可以解决上述电磁污染... 详细信息

伴随通信技术的蓬勃发展,电子器件的集成化和微型化发展成为趋势,但随之而来的电磁干扰和辐射问题已成为不可忽视的问题,其不仅严重降低信息传递的质量,而且在一定程度上会影响生物体的正常机能。微波吸收材料由于可以解决上述电磁污染问题而受到广泛关注。其中,离子掺杂的M型钡铁氧体因其兼具优异的介电-磁损耗成为微波吸收领域重要研究对象之一。研究表明稀土元素因其独特的电子性质在掺杂微波吸收材料中具有很好的电磁响应。因此,深入研究稀土元素掺杂M型钡铁氧体的微观结构对提升微波吸收性能有十分重要的意义。基于溶胶凝胶自蔓延法,本论文制备了一系列稀土元素掺杂M型钡铁氧体。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对BaSmFeO(x=0,0.04,0.08,0.12)、BaLaFeO(x=0,0.04,0.08,0.12)、BaYFeO(x=0,0.04,0.08,0.12)、BaLaCoFeO(x=0.04,0.08,0.12)和BaLaSmFeO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)陶瓷粉末进行了结构、磁性能和电磁性能的测试,分析了不同稀土元素制备的M型钡铁氧体微观结构和物相组成,总结微波吸收性能的变化规律,揭示了微波吸收性能与稀土元素掺杂之间的内在关联。本论文研究结果如下。首先选取了稀土元素Sm、La和Y掺杂M型钡铁氧体,比较不同掺杂元素、掺杂浓度对M型钡铁氧体晶胞参数的影响。通过测试计算得出磁性能和微波吸收性能与稀土离子半径呈现正相关关系。所有样品都呈现典型的硬磁性材料特征。通过稀土三价阳离子取代钡离子导致了超交换作用的增加,使体系的电导率增加,提高介电损耗,其中,BaLaFeO(x=0.08)显示出最好的微波吸收性能,在厚度为2.0 mm频率为13.52 GHz时达到最小反射损耗-62.68 d B,在厚度1.9 mm达到最宽有效吸收带宽5.41 GHz。基于上述实验结论,选择综合性能最佳的La元素与金属元素Co共掺Ba FeO,研究了Co主要取代了Fe的2b和4f和2b位点,使得矫顽力逐渐上升,以及随着La的掺杂浓度加大,材料复介电常数上升,复磁导率均高于稀土单掺M型钡铁氧体,Co元素的加入提高了M型钡铁氧体的磁损耗,并讨论了La-Co共掺对材料电磁参数与吸波性能的关联,其中BaLaCoFeO(x=0.04),反射损耗达到峰值为-18.54 d B,有效吸收带宽达到1.43 GHz。为了进一步提高稀土掺杂M型钡铁氧体的吸波性能,选取稀土元素La-Sm双掺杂,结果表明其进一步加大晶格畸变,增强了电子跳跃。与稀土元素Sm、La和Y单掺杂相比,降低了介电常数实部,提高了介电常数虚部,实现了阻抗匹配的最优化,且阻抗匹配区域覆盖的频率范围为4-18 GHz,获得了阻抗匹配和能量守恒之间的最佳平衡。其中,BaLaSmFeO(x=0.04)的最小反射损耗可以达到-62.81 d B,其有效吸收带宽可达到5.62 GHz。结果表明稀土双掺杂使微波吸收性能拓展至更高频段,使其在更宽频段获得了良好的微波吸收性能。

关键词： M型钡铁氧体稀土元素离子掺杂微波吸收

硅烷偶联剂功能化KTN对PI基复合薄膜介电性能影响的研究

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硅烷偶联剂功能化KTN对PI基复合薄膜介电性能影响的研究

作者：延妮哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

聚合物基纳米复合材料由于具有良好的可加工性、机械柔韧性、较高的击穿强度等优点,已在电容器、传感器和电磁干扰屏蔽等现代电子设备中得到了广泛的应用。通常,为了获得具有较高介电常数的聚合物基复合材料,会向聚合物基体中引入纳米... 详细信息

聚合物基纳米复合材料由于具有良好的可加工性、机械柔韧性、较高的击穿强度等优点,已在电容器、传感器和电磁干扰屏蔽等现代电子设备中得到了广泛的应用。通常,为了获得具有较高介电常数的聚合物基复合材料,会向聚合物基体中引入纳米填料。然而,随着填料的增加,纳米粒子容易团聚,这会导致复合薄膜介电损耗的增加和击穿场强的降低。为了解决上述问题,本文利用含氨基、苯环、异氰酸酯基以及环氧环己基官能团的硅烷偶联剂对KTaNbO(KTN)表面进行修饰,并将修饰后的KTN作为纳米填料,聚酰亚胺(PI)作为基体,制备了相应的KTN/PI纳米复合薄膜。研究了不同硅烷偶联剂对KTN/PI复合薄膜介电性能的影响,探讨了不同官能团对复合薄膜介电性能的调控规律;并设计制备了多层复合薄膜,研究了复合薄膜的结构对整体复合材料介电性能的影响。首先,论文建立了KTN/PI复合材料模型,利用分子动力学模拟计算了羟基、氨基、苯环、异氰酸酯基、3,4-环氧环己基功能化的KTN纳米填料与PI之间的相互作用能。分析了不同官能团功能化KTN对PI基复合材料之间的氢键密度以及界面参数的影响。研究结果发现,表面含不同官能团的KTN与PI之间相互作用能由大到小的顺序为异氰酸酯基、氨基、苯环、3,4-环氧环己基、羟基。其中,表面含异氰酸酯基的KTN与PI的相互作用能为53.70×10kcal·mol·(?),是未修饰的KTN与PI之间相互作用能的1.43倍;与其他官能团相比,含异氰酸酯基的KTN与PI界面间氢键密度最高为2.516×10(?),与PI的界面重叠参数为2.936×10。这是由于异氰酸酯基水解会形成氨基和羧基,因此能与PI基体形成更强的氢键作用,进而具有较高的相互作用能。其次,利用含氨基、苯环、异氰酸酯基与3,4-环氧环己基官能团的四种硅烷偶联剂分别对KTN纳米粒子表面进行改性,制备了相应的KTN-NH/PI、KTN-CH/PI、KTN-NCO/PI及KTN-CHO/PI复合薄膜,并对复合薄膜的介电性能进行了研究。结果发现:KTN-NH/PI、KTN-CH/PI、KTN-NCO/PI和KTN-CHO/PI复合薄膜的损耗角正切值均低于KTN/PI复合薄膜,实现了介电损耗的降低。在10Hz下,掺杂量为3-11 wt%范围内KTN/PI复合薄膜的损耗角正切值低于0.017。其中,掺杂量为11 wt%的KTN-NH/PI的损耗角正切值最低为0.0061(10Hz下)。而掺杂量为3 wt%的KTN-NCO/PI的击穿场强(350.882k V/mm)最高是KTN/PI的2.16倍。这是由于改性后填料表面的官能团与PI之间较高的相互作用,提高了相容性,降低了复合膜的电场畸变,提高了复合膜的击穿场强。最后,对复合薄膜进行了层结构设计,通过逐层浇铸法制备了双层及三层纳米复合薄膜,提高了整体薄膜材料的击穿场强。与单层复合薄膜相比,在多层体系中由于纯PI绝缘层的引入,纯PI与KTN/PI层之间的势垒抑制了载流子的输运。其中,掺杂量为11 wt%的KTN-NCO/PI和纯PI组成的双层膜击穿场强可达297.786 k V/mm。而掺杂量11 wt%的KTN-NCO/PI为中间层,纯PI为外层的三层膜击穿场强可达372.709 k V/mm,是相同掺杂量下KTN-NCO/PI单层膜的2.80倍。

关键词：钽铌酸钾聚酰亚胺基复合材料表面改性结构设计介电性能

Cu基纳米材料的可控制备及其无酶传感性能的研究

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Cu基纳米材料的可控制备及其无酶传感性能的研究

作者：杨春洋哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

Cu基纳米材料因其丰富度高、成本低以及独特的化物属性被应用于传感领域。然而,大部分非酶电化学传感器,检测范围较窄,成本较高,在灵敏度和选择性有待提高。通过改变Cu基纳米材料的形貌以及形成异质结构是改善其传感特性的有效方法。首... 详细信息

Cu基纳米材料因其丰富度高、成本低以及独特的化物属性被应用于传感领域。然而,大部分非酶电化学传感器,检测范围较窄,成本较高,在灵敏度和选择性有待提高。通过改变Cu基纳米材料的形貌以及形成异质结构是改善其传感特性的有效方法。首先,本文提供一种高纯度的六边形Cu纳米片(Cu NSs)的制备方法,通过控制Cu纳米晶的熟化时间和柠檬酸铜的还原速率,实现Cu NSs的2维结构的调控。由于2维Cu纳米材料独特的各向异性和清洁的表面,使其在非酶电化学传感方面表现出优异的灵敏度与较宽的检测范围。其葡萄糖的检测范围可达0～36.0 m M,灵敏度达560.9μA·m M·cm,高于表面辅助法合成的Cu纳米片(Cu NSs-R),增强因子可达2.11。对亚硝酸盐与HO检测的检测范围可达0～5.0和0～10.0 m M。此外,所得Cu纳米片在催化4-硝基苯酚的还原也体现了良好的催化性能。然后,本文还提供一种高纯度Cu纳米线(Cu NWs)的制备方法,所得的Cu NWs尺寸均匀,Cu NWs的直径可以实现由40～300 nm的调控。研究表明,合成中HCl溶液的引入不仅会降低成核速率,还会蚀刻小纳米颗粒,提升了Cu纳米线的纯度。1维结构的Cu NWs在构建无酶葡萄糖传感的应用中表现出了优异的性能。对葡萄糖检测的灵敏度可达1001.8μA·m M·cm,优于含有颗粒的Cu NWs-300(338.3μA·m M·cm),增强因子可达2.96,检测范围可达0～25.0m M。具有较好的抗干扰性,更适合于人体血清内葡萄糖的检测。其次,本文利用牺牲模板法合成Cu NWs复合Pd单质异质结构(Cu NWs@Pd),其直径可控制在40～180 nm。研究表明,双金属的协同效应不仅能提高所构建传感器的灵敏度,还会实现低电位的检测。与纯Cu NWs相比,Cu NWs@Pd在高电位0.8 V(vs Ag/Ag Cl)条件下表现出更高的灵敏度(1363.7μA·m M·cm),检测限为3.07μM。同时,在低电位0.2 V(vs Ag/Ag Cl)下,Cu NWs@Pd可以实现对高浓度葡萄糖的检测,检测范围可达0～26.0 m M。同时在HO检测方面,Cu NWs@Pd也具有优异的传感特性,室温下,灵敏度可达88.1μA·m M·cm,检测范围为0.5～4.0 m M。最后,本文还对半导体Cu基纳米材料的传感特性进行了进一步研究,提供一种Cu Br@Pt纳米颗粒(Cu Br@Pt NPs)的合成方法。通过合成温度的变化调控Cu Br@Pt NPs的粒径。在Cu Br@Pt NPs的形成中,HPt Cl的引入起到了双重作用:一种是在Cu Br表面形成单质Pt颗粒提高了传感器的性能;另一种是抑制Cu Br NPs的熟化,提高颗粒的分散性和均一化。所得Cu Br@Pt NPs用于非酶葡萄糖传感器的构建,与纯Cu Br NPs的传感器相比,Cu Br@Pt NPs(674.1μA·m M·cm)传感器显示出良好的灵敏度,增强因子可达5.5,这种灵敏度的增强归因于表面单质Pt纳米颗粒对葡萄糖催化氧化的协同作用,增强了响应电流密度,且Pt纳米颗粒的存在增强了表面电荷的输运特性。较小的尺寸有利于更多的活性位点增强了Cu Br@Pt NPs抗中毒的性能,当Cu Br@Pt NPs的尺寸减少到70～80 nm时,所构建的无酶传感显示出优异的葡萄糖检测性能,检测范围可达0～70.0 m M。本文采用液相法制备了四种Cu基纳米材料,合成过程简单、低成本、绿色环保。相比于贵金属材料,Cu基纳米材料在构建无酶传感过程中,具有宽检测范围,高灵敏度的特性。鉴于金属Cu低廉的成本价格,以及优异的传感特性,本工作为新型无酶电化学传感器设计提出新的思路。

关键词： Cu基纳米材料液相法非酶电化学传感电催化剂

聚酰亚胺/KTN复合材料结构与性能的模拟研究

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聚酰亚胺/KTN复合材料结构与性能的模拟研究

作者：李晓康哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

近年来，由于聚合物基无机纳米复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，受到众多科研者的关注。本文通过计算机模拟手段，基于第一性原理和分子动力学方法对聚酰亚胺/KTN复合材料的结构和性能进行研究，分析钾空位对KTN电子结构和性... 详细信息

近年来，由于聚合物基无机纳米复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，受到众多科研者的关注。本文通过计算机模拟手段，基于第一性原理和分子动力学方法对聚酰亚胺/KTN复合材料的结构和性能进行研究，分析钾空位对KTN电子结构和性质的影响，分析不同掺杂比例、尺寸和形状的KTN粒子对复合材料微观结构及性能的影响。首先构建KTN及空位模型，利用第一性原理计算分析其电子结构和性质的变化。随后构建聚酰亚胺/KTN复合模型，用分子动力学方法计算聚酰亚胺与纳米KTN粒子表面的相互作用能，研究不同掺杂比例和不同形状的纳米KTN对表面相互作用能和表面键能的影响，探究聚酰亚胺与纳米KTN分子间的键合形式。最后利用多尺度建模方法构建聚酰亚胺/KTN复合模型，利用分子动力学方法研究不同粒径纳米KTN粒子对聚酰亚胺机械性能的影响，并通过分析界面键能和颗粒表面原子数目来研究小尺寸效应。模拟结果表明：在KTN晶体中，由于钾空位的出现，Ta原子位移大于Nb的原子位移，Nb原子和O原子之间的键能作用更强。KTN粒表面原子的键能在2.058-12.988kcal/mol之间，纳米颗粒与基体通过范德华力和氢键结合在一起。相同填充比例下，球体团簇KTN颗粒与聚酰亚胺界面的表面键能明显大于立方体、圆柱体和圆锥体团簇。聚酰亚胺基体杨氏模量和泊松比分别为2.914GPa和0.370，掺杂KTN的聚酰亚胺复合物杨氏模量和泊松比分别为3.169GPa和0.353，说明掺杂KTN可以使聚酰亚胺机械性能有一定的提高。此外，由于小尺寸颗粒单位表面积原子数目大，与基体作用更强，掺杂小尺寸KTN纳米颗粒可以显著提高聚酰亚胺的机械性能。

关键词：聚合物纳米复合材料聚酰亚胺钽铌酸钾分子动力学模拟

铌元素掺杂对锆钛酸钡钙陶瓷组织结构及压电性能的影响

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铌元素掺杂对锆钛酸钡钙陶瓷组织结构及压电性能的影响

作者：何霞霞哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

铁电压电体是一种非常重要的功能材料,在过去的几十年里,锆钛酸铅(PZT)和许多其它铅基材料主导着压电材料的发展和应用。然而,这类陶瓷材料包含着大量的铅元素,当高温制备时,这些铅元素挥发会给环境带来严重的危害,这是一个巨大威胁。因... 详细信息

铁电压电体是一种非常重要的功能材料,在过去的几十年里,锆钛酸铅(PZT)和许多其它铅基材料主导着压电材料的发展和应用。然而,这类陶瓷材料包含着大量的铅元素,当高温制备时,这些铅元素挥发会给环境带来严重的危害,这是一个巨大威胁。因此,制备出无铅的高性能压电材料成为了一个新型的研究方向,具有重要的社会和经济意义。钛酸钡(BaTiO)无铅压电陶瓷材料具有介电常数高、介电损耗低、压电系数大、铁电和绝缘性能优良等优点。但是与铅基材料相比较,其介电常数温度稳定性不好、压电形变量d31较小和剩余极化强度Pr较小。单纯的BaTiO陶瓷不能直接取代铅基陶瓷,因此通过或者在BaTiO中加入第二组元或者是多组元。BCT-BZT是由Ca与Zr共同掺杂的复合型BaTiO陶瓷。BCT-BZT陶瓷材料显示出增强的性能。本文利用传统固相反应法制备了锆钛酸钡钙xBCT-(1-x)BZT(x=0.47、0.50、0.53和0.56)陶瓷,主要目的是优化BaTiO陶瓷的电性能。论文研究了组分对锆钛酸钡钙陶瓷介电常数的影响,结果表明,当x=0.47时,锆钛酸钡钙陶瓷的室温介电常数达到最大值。本文探索了组分对锆钛酸钡钙陶瓷压电形变量的影响,结果表明,当x=047时,锆钛酸钡钙陶瓷xBCT-(1-x)BZT(x=0.47、0.50、0.53和0.56)的压电形变量达到了最大。本论文研究了组分对于锆钛酸钡钙xBCT-(1-x)BZT(x=0.47、0.50、0.53和0.56)陶瓷剩余极化强度的影响,结果表明,当x=0.47时,锆钛酸钡钙的剩余极化强度达到了最大值。但是这样的性能还是不能够替代PZT等铅基材料,而上述实验证明0.47BCT-0.53BZT陶瓷性能较为优异。我们选择0.47BCT-0.53BZT陶瓷为基体材料,NbO作为掺杂材料,利用传统固相反应法制备了0.47(BaCa)TiO-0.53Ba(ZrTi)O-t mol%NbO陶瓷样品,其中t=0、0.2、0.3、0.5和1.0。研究了掺杂比例对于0.47BCT-0.53BZT陶瓷剩余极化强度的影响,结果表明当t=0.3时,剩余极化强度达到最大。研究了掺杂比例对于0.47BCT-0.53BZT陶瓷压电形变量的影响,结果表明当t=0.3时,陶瓷压电形变量达到最大。最后,探索了掺杂比例对于0.47BCT-0.53BZT陶瓷组织结构的影响,结果表明,当t=0.3时,陶瓷粒晶最大。

关键词：压电陶瓷准同相界元素掺杂压电形变量

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聚酰亚胺/铌酸钾钠复合薄膜的制备与表征

聚酰亚胺/铌酸钾钠复合薄膜的制备与表征

作者：张盼盼哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

聚酰亚胺（PI）以其优异的综合性能而被广泛的应用于各个领域。然而，随着科技的飞速发展，传统的、单一的PI材料已很难满足使用要求。近年来，为了提高PI的应用性能，以PI基体的复合材料的研究是学术界与工业界的热点。本文采用两步法... 详细信息

聚酰亚胺（PI）以其优异的综合性能而被广泛的应用于各个领域。然而，随着科技的飞速发展，传统的、单一的PI材料已很难满足使用要求。近年来，为了提高PI的应用性能，以PI基体的复合材料的研究是学术界与工业界的热点。本文采用两步法以均苯四甲酸二酐（PMDA）及4,4′-二氨基二苯基醚（ODA）为原料，N, N′-二甲基乙酰胺（DMAC）为溶剂先合成了聚酰胺酸（PAA）溶液，然后经过热亚胺化制备了不同分子量的PI薄膜。通过原位聚合法，在超声波辅助下，制备了不同铌酸钾钠（KNN）含量且分散均匀的聚酰亚胺/铌酸钾钠（PI/KNN）复合膜。对前驱体PAA进行了粘度测试，并对其PI膜进行了紫外可见光谱及荧光光谱测试。测试结果表明，PAA的特性粘度随着单体摩尔比（PMDA:ODA）的增加先增大后减小，当摩尔比为1.015:1时，粘度达到最大值，同时;PI膜的分子量也是最大值。PI膜紫外吸收光谱及荧光发射光谱均随着分子量的增加而发生了红移，这可能与PI分子中共轭效应的增强有关。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、介电及热重测试分别对PI/KNN复合膜的结构、形貌、介电性能及热稳定性能进行表征与分析。测试结果表明，KNN颗粒在PI基体中分散均匀且稳定，其尺寸大约为1～3μm。而且，复合膜中有明显的表面边界层电容结构形成。PI/KNN复合膜的介电性能相比纯的PI膜有了显著的提高。当KNN体积含量为40%时，复合膜的介电常数在100Hz到达了22。而且，其介电损耗角正切值还比较小，仍然不到0.05。同时，其电导也小于10-8Sm-1，表明PI/KNN复合薄膜的绝缘性能优异。此外，PI/KNN复合膜的热稳定性能也良好，其热初始分解温度为450～500℃左右。

关键词：聚酰亚胺铌酸钾钠复合薄膜分子量介电性能

酰氯壳层功能化对KTN@AC/PVDF复合薄膜的介电性能影响

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酰氯壳层功能化对KTN@AC/PVDF复合薄膜的介电性能影响

作者：李元硕哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着现代电子设备和电力系统的不断发展和发展,对具有高击穿强度,低介电损耗的介电材料的需求也在增长。传统方法制备的介电材料,往往由于纳米粒子的团聚导致材料击穿强度的降低、介电损耗的剧增,进而制约了介电材料的实际应用。本文通... 详细信息

随着现代电子设备和电力系统的不断发展和发展,对具有高击穿强度,低介电损耗的介电材料的需求也在增长。传统方法制备的介电材料,往往由于纳米粒子的团聚导致材料击穿强度的降低、介电损耗的剧增,进而制约了介电材料的实际应用。本文通过分子动力学模拟方法,分析了不同粒径大小和羟基、苯基、醛基、碳碳双键、乙基表面改性的钽铌酸钾（KTN）粒子与聚偏二氟乙烯（PVDF）基体表面结合能。进一步设计制备不同尺寸、不同界面的KTN纳米粒子,研究其对KTN/PVDF复合材料介电性能的影响,深入探讨酰氯壳层功能化对聚合物复合材料的介电调控机制。首先,本文构建了不同大小和羟基、苯基、醛基、碳碳双键、乙基表面改性后的KTN模型。随后构建KTN/PVDF复合模型,在分子动力学优化基础上,计算了KTN与PVDF间的表面结合能,研究不同大小和羟基、苯基、醛基、碳碳双键、乙基表面改性后的KTN对表面结合能的影响。研究结果表明:在相同掺杂体积下,15?以下的纳米粒子随粒径增加,KTN与PVDF间的表面结合能更大。表面改性后的KTN中,含有苯基的表面结合能最大,含羟基的次之,含有乙基的最小。其次,通过控制水热法反应条件改变KTN的粒径大小,制备了KTN/PVDF复合薄膜。实现了KTN纳米颗粒从150 nm～230 nm的生长;总掺杂体积不变时,由于粒径减小,KTN纳米粒子在PVDF中的表面积更大,导致界面极化增加,从而提高了复合材料的相对介电常数。同时,粒径减小后,KTN纳米粒子在PVDF中的分散性得到提高,抑制了导电通路的形成,从而降低了介电损耗。最后,选择含有苯基的酰氯类化合物作为表面改性剂,利用3-苯基丙酰氯（HCC）对KTN进行表面改性,制备了掺杂不同体积浓度的KTN@HCC/PVDF复合薄膜。与KTN/PVDF复合材料相比,表面改性后,由于苯基具有离域π键,不仅使KTN纳米粒子间彼此排斥,还能和PVDF形成π氢键,从而提高了在基体的分散性和相容性,达到提高击穿强度并降低介电损耗的目的。然后,选择肉桂酰氯（CC）对KTN进行表面改性,制备了掺杂不同体积浓度的KTN@CC/PVDF复合薄膜。与KTN@HCC/PVDF复合材料相比,KTN@CC/PVDF复合材料具有更加优异的击穿强度和更少的介电损耗。这是由于相比HCC,CC上含有碳碳双键,碳碳双键和苯基形成更大的共轭体系,更容易形成氢键的原故。

关键词：纳米钽铌酸钾复合材料表面改性界面介电性能

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高电场下PET薄膜的电致发光研究

高电场下PET薄膜的电致发光研究

作者：钟志白哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

电致发光(EL)是一种研究聚合物中陷阱特性、空间电荷的存贮和输运特性、聚合物的结构转变和分子运动的重要工具,现已获得广泛应用。EL既可以用于研究高聚物高电场老化机理,也可以用于分析材料的电学和光学性质。由于绝缘聚合物分子结构... 详细信息

电致发光(EL)是一种研究聚合物中陷阱特性、空间电荷的存贮和输运特性、聚合物的结构转变和分子运动的重要工具,现已获得广泛应用。EL既可以用于研究高聚物高电场老化机理,也可以用于分析材料的电学和光学性质。由于绝缘聚合物分子结构和运动的复杂性,造成绝缘聚合物中EL呈现更为复杂形式。参与设计和调试绝缘聚合物电致发光测量装置。实验装置空载时,光子计数器暗噪声均值为16cps(测试温度:20℃),光子计数器的灵敏度为:2.3×10W。光谱装置的灵敏度为3.0×10W,分辨率为4nm,重复误差不大于2nm。利用该装置测试了聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET)在高电场下的电致发光光强和光谱,在击穿前,材料的EL强度随施加电场的增加而增加,但是每种材料都存在一个EL阈值,它与材料自身的特性有关,测量的EL阈值与EL测量装置的指示灵敏度等因素有关。根据实验测试数据算得PET的EL阈值为3.5MV/cm。当场强小于2MV/cm时,EL强度与电场强度呈线性关系,EL的主要原因为聚合物中分子间的范德华力,Schottky势垒的高低仅决定电极注入初始电子的多少。EL光谱由PET激基缔合物荧光峰( 390nm和450nm )、单体磷光峰( 575nm )和老化副产物发光峰(615nm、680nm和780nm)组成。

关键词：电致发光电老化芳香聚酯空间电荷

铌酸钾钠（KNN50）掺杂对聚酰亚胺陷阱能级的影响和分布研究

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铌酸钾钠（KNN50）掺杂对聚酰亚胺陷阱能级的影响和分布研究

作者：谢志滨哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着电力电子的迅猛发展，目前单一的无机和有机电介质材料满足不了电力电子行业小型化和高性化的发展需求。本文在聚酰亚胺(PI)基体中掺入铌酸钾钠粒子，研究其对聚酰亚胺陷阱能级的影响，希望能够得到高性能的电介质复合材料。本文用... 详细信息

随着电力电子的迅猛发展，目前单一的无机和有机电介质材料满足不了电力电子行业小型化和高性化的发展需求。本文在聚酰亚胺(PI)基体中掺入铌酸钾钠粒子，研究其对聚酰亚胺陷阱能级的影响，希望能够得到高性能的电介质复合材料。本文用原位聚合法制备了掺杂含量分别为0wt%，5wt%，10wt%，15wt%的复合薄膜。并用热激电流(TSDC)方法研究了复合薄膜中的空间电荷水平和分布。热激电流谱图显示纯聚酰亚胺薄膜有α和β两个峰，而铌酸钾钠(KNN50)掺杂的复合薄膜只有一个α峰并且在高温区多出来一个峰。用近似模型估算了各个峰的陷阱参数，结果表明浅陷阱的电荷释放量水平随掺杂含量是非线性的，陷阱能量从0.879-0.968eV减小到0.549-0.839eV。这些陷阱水平的变化被认为是与铌酸钾钠粒子和PI基体之间形成的表面和界面有关系的。复合薄膜出现的那个额外的峰是与铌酸钾钠粒子的相转变有关的。随后测试了复合薄膜的耐电晕破坏性能和介电谱图。耐电晕破坏实验结果表明薄膜的耐电晕破坏能力是随着掺杂含量的增加是非线性的，当掺杂含量低于5wt%时，其耐电晕性能逐渐增加，之后逐渐下降，下降到掺杂含量为10wt%后又开始显著增加。这是与复合薄膜中的表面与界面增加和铌酸钾钠粒子对主链的破坏程度有关的。介电谱图测试结果表明，当掺杂含量低于5wt%时材料的介电常数减小，而高于10wt%时是逐渐增加的。这与影响空间电荷水平分布的原因有关。介电损耗因数是随着掺杂含量的增大而增大的，其原因主要是因为铌酸钾钠粒子在材料中引入了深陷阱，这些深陷阱在电场的作用下会极化形成偶极矩，而导致介质损耗因数的提高。

关键词：聚酰亚胺复合薄膜热激电流电晕

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铈锑共掺杂锆钛酸钡钙陶瓷的铁电性能研究

铈锑共掺杂锆钛酸钡钙陶瓷的铁电性能研究

作者：郑维杰哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

铁电压电陶瓷作为可应用于传感器、谐振器、换能器等电子元件的功能材料,在工业生产与日常生活中有着广泛的应用。目前占据市场主要份额的仍然是锆钛酸、铌镁酸铅等含铅陶瓷,这类含有大量铅元素的陶瓷在制备、使用直至废弃后均会持续影... 详细信息

铁电压电陶瓷作为可应用于传感器、谐振器、换能器等电子元件的功能材料,在工业生产与日常生活中有着广泛的应用。目前占据市场主要份额的仍然是锆钛酸、铌镁酸铅等含铅陶瓷,这类含有大量铅元素的陶瓷在制备、使用直至废弃后均会持续影响环境安全及人体健康,因此针对含铅材料的限制性措施已经开始日益增加,开展环境友好型无铅压电陶瓷体系研究已经势在必行。无铅Ba Ti O(简称BT)具备成本低廉、化学性质稳定以及制备工艺简单等优点,因此备受关注,而该体系中(BaCa)(ZrTi)O(简称BCZT)有着优异的压电性能,被认为具有替代锆钛酸铅的潜力。离子替位掺杂是调控压电陶瓷电学性能的有效途径,通过使用合适的掺杂剂可以提升陶瓷的电学性能。本论文在Ce、Sb掺杂的BT结构和电子性能第一性原理计算的基础上,制备并研究了Ce、Sb分别单一掺杂对于BCZT陶瓷晶粒生长及电学性能的影响。基于单体掺杂最优组分制备了Ce、Sb共掺杂的BCZT陶瓷,探究共掺杂对其物相结构、晶粒生长的影响并系统研究其铁电、压电及介电性能。第一性原理计算结果表明,Ce取代B位Ti后使得钛酸钡的禁带宽度上升至1.842 e V,而Ce取代A位Ba与Sb取代B位Ti后使得费米能级上升至导带,并且总态密度向低能区移动。计算了施主掺杂引发阳离子空位的体系能量、缺陷生成焓、缺陷形成能,结果表明Ce与Sb的取代更易使晶体中出现钡空位;通过缺陷结合能的计算,发现阳离子空位均与施主掺杂离子具有相互结合的趋势。利用固相反应法制备了Ce、Sb单独掺杂的BCZT压电陶瓷样品,结构表征发现制备的样品均为钙钛矿结构,适量的Ce、Sb掺杂可以促进陶瓷晶粒生长并提升陶瓷电学性能。铁电、压电和介电性能测试表明,0.10mol%Ce掺杂样品的晶粒尺寸得到提升,剩余极化(P)为8.67μC/cm并且居里温度(T)达到110.2℃,而Ce掺杂量增至0.20 mol%时样品密度提升至5.37 g/cm对应致密度为92.7%,其逆压电系数(d)达到489 pm/V。0.10mol%Sb掺杂样品的晶粒尺寸也明显提升,同时P提升至11.08μC/cm,T达到109.1℃,d提升至468 pm/V。在单体掺杂最优组分基础上,制备了Ce、Sb共掺杂的BCZT压电陶瓷,结构表征证实制备的样品均呈现钙钛矿结构,0.10mol%Ce与0.10mol%Sb共掺杂促进晶粒生长,平均晶粒尺寸达到13.51μm,标准差为5.93。而0.05mol%Ce与0.10mol%Sb共掺样品致密度显著提高,剩余极化(P)为10.43μC/cm,最大极化(P)达到17.65μC/cm,矫顽电场(E)为2.88 k V/cm,逆压电系数(d)为417 pm/V;陶瓷居里温度为109.4℃,表明Ce、Sb共掺杂改善了陶瓷样品的温度稳定性,同时随着掺杂量的提升样品弥散系数γ由1.667提升至1.733表明样品弛豫性增加。

关键词：无铅陶瓷 BCZT基陶瓷铁电性能压电性能介电性能