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Regulating local electric field to optimize the energy storage performance of antiferroelectric ceramics via a composite strategy

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Journal of Advanced Ceramics 2023年第3期12卷 598-611页

作者： Ying Yang zhanming dou Kailun Zou Kanghua Li Wei Luo Wen Dong Guangzu Zhang Qiuyun Fu Shenglin Jiang School of Optical and Electronic Information Engineering Research Center for Functional Ceramics MOE and Wuhan National Laboratory for OptoelectronicsHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China China Zhenhua Group Yunke Electmnics Co. Ltd.Guiyang 550018China

Electrostatic energy storage technology based on dielectrics is the basis of advanced electronics and high-power electrical *** polarization(P)and high electric breakdown strength(Eb)are the key parameters for dielectric materials to achieve superior energy storage *** this work,a composite strategy based on antiferroelectric dielectrics(AFEs)has been proposed to improve the energy storage ***,AlN is selected as the second phase for the(Pb_(0.915)Ba_(0.04)La_(0.03))(Zr_(0.65)Sn_(0.3)Ti_(0.05))O_(3)(PBLZST)AFEs,which is embedded in the grain boundaries to construct insulating networks and regulate the local electric field,improving the ***,it is emphasized that AFEs have the AFE–FE and FE–AFE phase transitions,and the increase of the phase transition electric fields can further improve the recoverable energy density(Wrec).As a result,the Eb increases from 180 to 290 kV·cm−1 with a simultaneous increase of the phase transition electric fields,magnifying the Wrec to~144%of the pristine *** mechanism for enhanced Eb and the phase transition electric fields is revealed by the finite element simulation ***,the PBLZST:1.0 wt%AlN composite ceramics exhibit favorable temperature stability,frequency stability,and charge–discharge ability,making the composite ceramics a promising candidate for energy storage applications.

关键词： energy storage antiferroelectric composites local electric field electric breakdown strength

掺Mn对Ca_(0.6)La_(0.8/3)TiO_3陶瓷微波介电性能的影响

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硅酸盐学报 2017年第9期45卷 1296-1302页

作者：庞锦标窦占明杨康杨俊中国振华集团云科电子有限公司贵阳550018

采用固相反应法制备Mn掺杂Ca_(0.6)La_(0.8/3)(Ti_(1-x)Mn_x)O3陶瓷,研究了掺杂离子对其相结构和微波介电性能的影响。结果表明:Mn掺杂样品为单一的正交晶系钙钛矿结构;样品体积密度以及Q×f_0值随着MnO_2含量的增加呈现出先增大后减小... 详细信息

采用固相反应法制备Mn掺杂Ca_(0.6)La_(0.8/3)(Ti_(1-x)Mn_x)O3陶瓷,研究了掺杂离子对其相结构和微波介电性能的影响。结果表明:Mn掺杂样品为单一的正交晶系钙钛矿结构;样品体积密度以及Q×f_0值随着MnO_2含量的增加呈现出先增大后减小趋势;而介电常数εr随着MnO_2含量的增加仅有小幅度降低;MnO_2的加入有助于谐振频率温度系数tf的降低。当Mn掺杂量为0.015时,样品具有较佳的微波性能:εr=113、Q×f_0=9 877 GHz和tf=186×10^(-6)/℃。

关键词：微波陶瓷掺杂固相反应介电性能

ZnO对(Pb_(0.915) Ba_(0.04) La_(0.03))(Zr_(0.65) Sn_(0.3) Ti_(0.05))O_(3)反铁电陶瓷微结构和储能特性的影响

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电子元件与材料 2023年第2期42卷 165-172,180页

作者：窦占明杨莹姜胜林华中科技大学光学与电子信息学院功能陶瓷工程研究中心湖北武汉430074 中国振华集团云科电子有限公司贵州贵阳550018

电介质陶瓷因其高功率密度而成为脉冲功率电子系统的理想材料。为满足日益增长的电子器件集成化、轻量化和小型化的要求,高介电常数、高储能密度和高储能效率的储能陶瓷具有重要的研究价值。采用传统固相反应法制备了(Pb_(0.915) Ba_(0.... 详细信息

电介质陶瓷因其高功率密度而成为脉冲功率电子系统的理想材料。为满足日益增长的电子器件集成化、轻量化和小型化的要求,高介电常数、高储能密度和高储能效率的储能陶瓷具有重要的研究价值。采用传统固相反应法制备了(Pb_(0.915) Ba_(0.04) La_(0.03))(Zr_(0.65) Sn_(0.3) Ti_(0.05))O_(3)∶xZnO(x=0%,1%,2%,3%,4%,质量分数)反铁电复合陶瓷,系统研究了ZnO第二相对PBLZST陶瓷的微观结构、介电性能、铁电性能和储能性能的影响。结果表明:ZnO晶粒聚集在晶界处,具有细化晶粒的作用。随着ZnO含量的增加,复合陶瓷的介电常数、最大极化强度和击穿电场均呈现出先增大后减小的趋势;x=2%时复合陶瓷样品在外加电场强度为215 kV·cm^(-1)时,有效储能密度达到最高值5.40 J·cm^(-3),对应的储能效率为81.3%。

关键词：锆锡钛酸铅钡镧反铁电复相陶瓷储能特性介电特性

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Mn掺杂对0.77NaNbO_(3)-0.23BaTiO_(3)铁电陶瓷电卡性能的影响

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硅酸盐学报 2022年第12期50卷 3199-3205页

作者：窦占明肖文荣赵小榕张光祖姜胜林中国振华集团云科电子有限公司贵阳550018 华中科技大学光学与电子信息学院华中科技大学功能陶瓷工程研究中心武汉430074

电卡制冷基于电卡效应,由于其能量转换效率高、环境友好、体积小易于集成等优势,被认为是新一代高效制冷技术,已成为铁电领域新兴研究热点之一。本工作采用传统固相反应法制备了0.77Na Nb O_(3)-0.23Ba Ti O_(3)+w Mn(w=0、0.2%、0.4%、... 详细信息

电卡制冷基于电卡效应,由于其能量转换效率高、环境友好、体积小易于集成等优势,被认为是新一代高效制冷技术,已成为铁电领域新兴研究热点之一。本工作采用传统固相反应法制备了0.77Na Nb O_(3)-0.23Ba Ti O_(3)+w Mn(w=0、0.2%、0.4%、0.6%,质量分数)电卡陶瓷样品,研究了不同Mn掺杂量对0.77Na Nb O_(3)-0.23Ba Ti O_(3)陶瓷的物相组成和微观形貌,测量了不同Mn掺杂量样品的介温谱、电滞回线和电卡效应。结果表明:适量Mn掺杂陶瓷样品可以促进晶粒的致密化、提高介电常数和饱和极化强度、并显著提升其电卡效应,当掺杂量w=0.4%时,室温下样品的温变值ΔT由0.09 K提升到0.39 K,熵变值ΔS由0.17 J·kg^(-1)·K^(-1)提升到0.71 J·kg^(-1)·K^(-1),电卡强度ΔT/ΔE=0.13×10^(-6)K·m·V^(-1),ΔS/ΔE=0.24×10^(-6)J·m·kg^(-1)·K^(-1)·V^(-1)(E=30 k V·cm^(-1)),由此可知,0.77Na Nb O_(3)-0.23Ba Ti O_(3)+0.4%Mn陶瓷是一种具有应用前景的电卡制冷材料。

关键词：铌酸钠基陶瓷电卡效应锰掺杂介电常数

Li_(0.5)Bi_(0.5)MoO_(4)对Li_(2)Zn_(2)(MoO_(4))_(3)陶瓷的微波介电性能影响

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人工晶体学报 2022年第12期51卷 2118-2124页

作者：舒国劲窦占明杨俊庞锦标袁世逢刘凯申懿婷中国振华集团云科电子有限公司贵阳550000

采用传统固相反应法制备了xLi_(0.5)Bi_(0.5)MoO_(4)-(1-x)Li_(2)Zn_(2)(MoO_(4))_(3)[xLBM-(1-x)LZM]复合陶瓷,研究添加不同质量分数(x=25%,30%,35%,40%和45%)的LBM对LZM陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:添加一定量的LBM不仅能将LZM的谐振频率温度系数(τf)调节近零,还能降低LZM的烧结致密化温度;LBM可与LZM共存,且不发生化学反应生成其他新相。随着LBM添加量增加,复合陶瓷的烧结致密化温度逐渐降低、体积密度先增大后减小、介电常数(εr)与τf逐渐增大而品质因数(Q×f)逐渐减小。当LBM添加量为40%时,LZM-LBM复合陶瓷在600℃烧结2 h获得最大体积密度为4.41 g/cm^(3),以及优异的微波介电性能:ε_(r)为13.8,Q×f为28 581 GHz,τ_(f)为-4×10^(-6)/℃。

关键词： Li_(0.5)Bi_(0.5)MoO_(4)陶瓷 Li_(2)Zn_(2)(MoO_(4))_(3)陶瓷低温烧结微波介电性能

ZnO-B_(2)O_(3)玻璃对Li_(2)Zn_(3)Ti_(4)O_(12)-CaTiO_(3)复合陶瓷低温烧结及性能的影响

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硅酸盐通报 2021年第10期40卷 3305-3310页

作者：舒国劲袁世逢庞锦标窦占明杨俊刘凯韩光学中国振华集团云科电子有限公司贵阳550018

采用传统固相反应法制备0.94Li_(2)Zn_(3)Ti_(4)O_(12)-0.06CaTiO_(3)(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B_(2)O_(3)(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175℃降低到875℃,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(εr)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τf)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^(-6)/℃波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875℃烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm^(3))以及优异的微波介电性能,εr=23.9,Q×f=58 595 GHz,τf=-0.14×10^(-6)/℃。

关键词： ZnO-B_(2)O_(3)玻璃 0.94Li_(2)Zn_(3)Ti_(4)O_(12)-0.06CaTiO_(3)复合陶瓷低温烧结微波介电性能

反应烧结制备Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)微波介质陶瓷及其微波介电性能研究

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材料导报 2023年第S1期37卷 123-125页

作者：舒国劲窦占明喻振宁刘凯周坤卓申懿婷庞锦标中国振华集团云科电子有限公司贵阳550000

采用反应烧结法制备了具有超低烧结温度的Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)微波介质陶瓷,研究了烧结温度对Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。XRD表明:在550~650℃范围内,温度对陶瓷的物相... 详细信息

采用反应烧结法制备了具有超低烧结温度的Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)微波介质陶瓷,研究了烧结温度对Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。XRD表明:在550~650℃范围内,温度对陶瓷的物相组成影响不大;随着烧结温度的升高,Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)陶瓷的体积密度、相对密度、介电常数(ε_(r))和品质因数(Q×f)均呈先增大后减小的趋势,谐振频率温度系数(τ_(f))在-(70~90)×10^(-6)/℃波动。在625℃烧结2 h获得最大体积密度和相对密度:4.25 g/cm^(3)和96.4%,以及优异的微波介电性能ε_(r)=10.9,Q×f=69459 GHz,τ_(f)=-84×10^(-6)/℃。

关键词：超低温烧结(ULTCC) Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)陶瓷反应烧结微波介电性能

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TE模介质谐振滤波器的设计

湖北大学学报（自然科学版） 2015年第3期37卷 253-256页

作者：陆超江娟方丹华窦占明章天金湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉430062

研究TD-LTE频段微波介质腔体滤波器的快速设计与调试.为了验证此方法在工程应用领域具有普适性与实用性,利用高频结构仿真软件(HFSS)仿真调试一款8阶准椭圆函数带通滤波器,实现中心频率f0=2 600 MHz,带宽(BW)为40 MHz,插入损耗≤0.5 d B... 详细信息

研究TD-LTE频段微波介质腔体滤波器的快速设计与调试.为了验证此方法在工程应用领域具有普适性与实用性,利用高频结构仿真软件(HFSS)仿真调试一款8阶准椭圆函数带通滤波器,实现中心频率f0=2 600 MHz,带宽(BW)为40 MHz,插入损耗≤0.5 d B,驻波比≤1.35,带外30 MHz处的抑制≥60 d B.仿真结果达到滤波器商用化的要求,该方法在滤波器设计中具有很大的工程应用价值,可为其他设计者提供参考.

关键词： TE模介质谐振器准椭圆函数带通滤波器

xCaTiO_3-(1-x)LaAlO_3陶瓷微波介电性能的研究

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湖北大学学报（自然科学版） 2015年第3期37卷 262-265页

作者：方丹华江娟窦占明陆超章天金湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉430062

采用传统固相反应法制备x Ca Ti O3-（1-x）La Al O3（0.55≤x≤0.69）（CTLA）陶瓷,研究CTLA陶瓷的物相,微观结构及微波介电性能.结果表明,烧结温度在1 400℃时,陶瓷的微波性能最佳,介电常数在35~47之间,Q×f≥35 000 GHz.随着Ca Ti O... 详细信息

采用传统固相反应法制备x Ca Ti O3-（1-x）La Al O3（0.55≤x≤0.69）（CTLA）陶瓷,研究CTLA陶瓷的物相,微观结构及微波介电性能.结果表明,烧结温度在1 400℃时,陶瓷的微波性能最佳,介电常数在35~47之间,Q×f≥35 000 GHz.随着Ca Ti O3含量的增大,频率温度系数趋零,当x=0.67时,陶瓷具有最佳的微波性能：εr=45,Q×f=36 684 GHz,τf=6.02×10-6/℃.

关键词： CTLA陶瓷物相微波介电性能