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通过弛豫性调控BaTiO_(3)基陶瓷的储能性能

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1384-1391页

作者：胡佳文汤罗蒙杨海辰吴鲁康刘进军潘仲彬宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211

BaTiO_(3)(BT)作为一种典型的无铅铁电陶瓷被广泛的研究,然而大的剩余极化以及施加电场后的极化翻转损耗限制其进一步应用。通过在BT陶瓷中引入Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)–Sr_(0.7)La_(0.2)TiO_(3)(BNT–SLT)组元调控弛豫性,从而实现高... 详细信息

BaTiO_(3)(BT)作为一种典型的无铅铁电陶瓷被广泛的研究,然而大的剩余极化以及施加电场后的极化翻转损耗限制其进一步应用。通过在BT陶瓷中引入Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)–Sr_(0.7)La_(0.2)TiO_(3)(BNT–SLT)组元调控弛豫性,从而实现高的储能性能。研究结果表明,随着BNT–SLT含量的增加,BT陶瓷的弛豫性明显提高。因此,0.55BT–0.45(BNT–SLT)陶瓷在低电场280 kV/cm时实现了高的储能密度:Wrec约为3.12 J/cm^(3)和效率η约为93.3%。同时,该陶瓷具有优异的频率稳定性、温度稳定性及疲劳特性。以上结果表明,经过弛豫性调控的BT基铁电陶瓷在储能领域有着巨大的应用潜力。

关键词：钛酸钡陶瓷弛豫性储能密度效率

放电等离子烧结BaTiO-xBi(NiZr)O陶瓷的介电和阻抗性能

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材料工程 2024年

作者：肖长江马金明张群飞河南工业大学材料科学与工程学院

采用传统固相反应法合成BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体，并采用放电等离子烧结技术制备BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体... 详细信息

采用传统固相反应法合成BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体，并采用放电等离子烧结技术制备BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体结构为赝立方相，晶粒尺寸约为0.64μm，密度为5.81g/cm3，最大介电常数为7149，且随频率升高相变温度向高温移动。在1kHz下，BaTiO3-0.1Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷的ln(1/ε-1/εm)与ln(T-Tm)的拟合曲线的斜率为1.61，在-41～169℃内，Δε/ε25°C≤ ±15%，表明样品有良好的温度稳定性。此外，随温度和频率的升高，材料的阻抗降低，在500C下，当频率为100 Hz时，电阻为2.33×106Ω，离子电导率为10-8S/cm。

关键词： BaTiO -xBi(Ni Zr )O 放电等离子烧结赝立方相介电性能弛豫特性阻抗

陶瓷基中空纤维复合膜的制备及其CO/N分离性能

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材料工程 2024年

作者：刘建超曹东升张国瑞张雷于道明付维贵马小华天津工业大学材料科学与工程学院

膜分离法相比于传统的气体分离方法，具有成本低、易操作、分离效果显著等优点，本工作以耐高温、强度高、通量大的晶须莫来石中空纤维膜(M0)作为支撑层，以黏度可控的橡胶态聚合物（PDMS）作为中间过渡层；将PDMS涂覆到陶瓷膜表面并覆... 详细信息

膜分离法相比于传统的气体分离方法，具有成本低、易操作、分离效果显著等优点，本工作以耐高温、强度高、通量大的晶须莫来石中空纤维膜(M0)作为支撑层，以黏度可控的橡胶态聚合物（PDMS）作为中间过渡层；将PDMS涂覆到陶瓷膜表面并覆盖陶瓷膜表面的缺陷，通过水热合成法对UiO-66进行氨基修饰，以均苯三甲酰氯（TMC）为油相单体，胱胺（CYS）为水相单体进行界面聚合，通过界面聚合将UiO-66-NH2固载到复合膜顶层，从而得到PUi-M0复合膜。通过红外光谱（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和膜表面水接触角等对膜改性前后进行性能表征，并采用自制气体分离装置测试膜对单一气体的渗透速率并计算CO2/N2的分离性能。结果表明：在室温、0.2 MPa的操作压力下，PUi-M0复合膜对CO2的渗透率高达2765.3 GPU，CO2/N2选择性为3.2；在80 ℃和120 ℃条件下分别连续使用6 h，复合膜的CO2/N2的分离选择性稳定在3.2～3.4之间。

关键词：莫来石晶须中空纤维膜 PDMS MOF材料界面聚合 CO /N 的分离

放电等离子体烧结BaTiO-xBi(NiZr)O陶瓷的介电和阻抗性能

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材料工程 2024年 203-211页

作者：肖长江马金明张群飞河南工业大学材料科学与工程学院

采用传统固相反应法合成BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体结... 详细信息

采用传统固相反应法合成BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体结构为赝立方相，晶粒尺寸约为0.64μm，密度为5.81 g/cm3，最大介电常数为7149，且随频率升高相变温度向高温移动。在1 kHz下，BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷的ln(1/ε-1/εm)与ln(T-Tm)的拟合曲线斜率为1.61，在-41～169℃内，Δε/ε25℃≤±15%，表明样品有良好的温度稳定性。此外，随温度和频率的升高，材料的阻抗降低，在50℃下，当频率为100 Hz时，电阻为2.33×106Ω，离子电导率为10-8S/cm。

关键词： BaTiO -xBi(Ni Zr )O 放电等离子体烧结赝立方相介电性能弛豫特性阻抗

CuO掺杂(Ba，Ca)(Ti，Sn)O陶瓷的结构与压电性能

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无机材料学报 2024年

作者：彭萍谭礼涛福建理工大学材料科学与工程学院

(Ba，Ca)(Ti，Sn)O3压电陶瓷具有优异的压电性能，在压电传感器、换能器领域表现出巨大的应用潜力。因其烧结温度非常高，通常在1450℃以上，导致其在实际应用中受到限制。为了降低烧结温度，本研究以(Ba0.95Ca0.05)(Ti0.90Sn0.10)O3(BC... 详细信息

(Ba，Ca)(Ti，Sn)O3压电陶瓷具有优异的压电性能，在压电传感器、换能器领域表现出巨大的应用潜力。因其烧结温度非常高，通常在1450℃以上，导致其在实际应用中受到限制。为了降低烧结温度，本研究以(Ba0.95Ca0.05)(Ti0.90Sn0.10)O3(BCTS)为基体，选择CuO作为烧结助剂，通过传统固相法制备得到BCTS-xCuO压电陶瓷。系统研究CuO含量对BCTS陶瓷的烧结温度、结构及介电、压电性能的影响规律。研究发现，加入CuO后，陶瓷主相为钙钛矿结构，存在少量杂相，可能是Ba2TiO4和Ba2Cu3O5.9。适量CuO掺杂能有效将陶瓷的烧结温度从1480 ℃降低至1360 ℃，提高压电陶瓷的相对致密度，增大陶瓷的平均晶粒尺寸。当x=0.03时陶瓷获得最高相对致密度(98.7%)和最大平均晶粒尺寸(22.5 μm)，同时获得最优异的电学性能：压电系数d33=573 pC/N，机电耦合系数kp=36%，相对介电常数εr=9467，介电损耗tanδ=0.021。与其他低温烧结的BaTiO3基陶瓷相比，本研究的x=0.03陶瓷组分在低温烧结下获得更高的d33，表现出优异的综合性能。本研究表明：CuO掺杂可有效降低(Ba，Ca)(Ti，Sn)O3陶瓷的烧结温度，提高压电性能，为其在压电器件领域的应用提供指导。

关键词：无铅压电陶瓷压电性能低温烧结

MCrAlY金属黏结层高温失效行为研究进展

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材料工程 2024年第3期52卷 22-32页

作者：刘佳琪王超会林蔚由园程伟东董美伶王铀王宇航朱忠宇刘金泉齐齐哈尔大学材料科学与工程学院黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室黑龙江齐齐哈尔161006 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

随着航空发动机与燃气轮机涡轮进口温度的不断提高,MCrAlY(M=Ni,Co或NiCo)包覆型涂层因具有抗高温氧化以及高的热膨胀系数等优点,成为广泛应用的热障涂层金属黏结层材料。然而,高温服役环境下热障涂层中金属黏结层与陶瓷面层界面应力分... 详细信息

随着航空发动机与燃气轮机涡轮进口温度的不断提高,MCrAlY(M=Ni,Co或NiCo)包覆型涂层因具有抗高温氧化以及高的热膨胀系数等优点,成为广泛应用的热障涂层金属黏结层材料。然而,高温服役环境下热障涂层中金属黏结层与陶瓷面层界面应力分布状态愈加复杂,黏结层界面失效导致陶瓷面层的剥落,限制了其在热防护涂层领域的发展。本文简述了黏结层的发展进程,重点阐述高温相转变、热应力和生长应力增加以及S元素扩散等因素导致的黏结层界面的失效行为,分析黏结层界面失效机理,归纳总结了国内外针对金属黏结层界面失效的改进研究工作,并在此基础上提出采用稀土及纳米颗粒协同强化MCrAlY材料,为未来热障涂层体系的优化设计提供了研究方向。

关键词：金属黏结层 MCrAlY 失效机理改性研究

(1-x)NaNbO-x(0.3BiNaTiO-0.7BiFeO)陶瓷的介电以及储能性能研究

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化学学报 2024年

作者：郭云凤王俊贤王泽星李家茂刘畅安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心

采用常规固相法制备(1-x)NaNbO3-x(0.3Bi0.5Na0.5TiO3-0.7BiFeO3)[NN-x(BNT-BF)](x ＝ 0.05， 0.1， 0.15， 0.2)陶瓷，并对其物相组成、微观形貌、介电与储能特性进行系统研究。结果表明，随着BNT-BF含量的增加，NN-x(BNT-BF)陶瓷逐渐由正交反铁电P相和R相共存(x ＜ 0.1)转变为单一反铁电R相(x ≥ 0.1)，弛豫行为增强。BNT-BF掺杂显著改善了陶瓷的致密度，且陶瓷的平均晶粒尺寸随着掺杂量增大先减小后增大。同时取代NaNbO3的A位和B位可破坏NN原有的铁电长程有序结构，优化陶瓷的储能性能。在410 kV/cm的击穿场强(Eb)下，NN-0.2(BNT-BF)陶瓷的有效储能密度(Wrec)和储能效率(η)分别为2.54 J/cm3和89.24%，且在20-120 ℃的温度范围内具有高的温度稳定性。同时，高功率密度(PD＝ 49 MW/cm3)、大电流密度(CD＝ 406 A/cm2)和超快放电速度(t0.9＝ 35 ns)使得NN-0.2(BNT-BF)陶瓷在脉冲功率系统中具有潜在的应用前景。

关键词：铌酸钠介电性能储能性能温度稳定性充放电性能

铌酸钠基无铅陶瓷的弛豫反铁电相构筑与储能特性优化

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1200-1210页

作者：杨伟伟曾华荣翟继卫赵坤宇李国荣中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 同济大学材料科学与工程学院上海201804

开发具有优异综合储能特性的无铅陶瓷电容器是脉冲功率技术领域的迫切需求。相较于其他无铅储能陶瓷体系,Na Nb O_(3)(NN)陶瓷具有结构相变丰富、理论密度低、电学可调性强、轻量化发展潜力大等显著优点,因而备受关注,成为当前的研究热... 详细信息

开发具有优异综合储能特性的无铅陶瓷电容器是脉冲功率技术领域的迫切需求。相较于其他无铅储能陶瓷体系,Na Nb O_(3)(NN)陶瓷具有结构相变丰富、理论密度低、电学可调性强、轻量化发展潜力大等显著优点,因而备受关注,成为当前的研究热点。基于降低容忍因子稳定反铁电相和增强陶瓷弛豫性的策略,开展了NN基弛豫反铁电陶瓷的制备与储能特性研究。通过引入BiFeO_(3)和Sr(Ti_(0.85)Zr_(0.15))O_(3)成功制备了0.9[0.9NaNbO_(3)-0.1BiFeO_(3)]-0.1Sr(Ti_(0.85)Zr_(0.15))O_(3)陶瓷,相较于纯NN陶瓷(0.14 J/cm^(3)、6.39%)和0.9NaNbO_(3)-0.1BiFeO_(3)陶瓷(3.55 J/cm^(3)和70.61%),其储能特性显著提升,储能密度(Wrec)与储能效率(η)分别达到了5.22 J/cm^(3)、83.92%。其优异的储能特性源于BiFeO_(3)和Sr(Ti_(0.85)Zr_(0.15))O_(3)掺杂对陶瓷的晶粒细化、反铁电相稳定性和弛豫特性的双增强机制。同时,0.9[0.9NaNbO_(3)-0.1Bi Fe O_(3)]-0.1Sr(Ti_(0.85)Zr_(0.15))O_(3)陶瓷表现出良好的温度及频率稳定性,是一种极具应用前景的电介质储能材料。

关键词：铌酸钠无铅陶瓷反铁电储能特性充放电特性

国家形象建构下的当代中国国礼瓷设计与文化研究

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中国陶瓷 2024年第5期60卷 77-81页

作者：何科丁余晓凡景德镇陶瓷大学景德镇333000 中央美术学院北京100105

国礼瓷作为中国传统艺术的重要组成部分,不仅承载着中国的造物文化,而且在国际交往中更是传递当代中国国家形象的重要载体。文章旨在通过历史学和文化分析的方法探讨当代中国国礼瓷设计的发展历程,通过梳理近年来中国国礼瓷的设计,结合... 详细信息

国礼瓷作为中国传统艺术的重要组成部分,不仅承载着中国的造物文化,而且在国际交往中更是传递当代中国国家形象的重要载体。文章旨在通过历史学和文化分析的方法探讨当代中国国礼瓷设计的发展历程,通过梳理近年来中国国礼瓷的设计,结合案例研究,深入挖掘国礼瓷设计背后所蕴含的文化内涵。当代中国国礼瓷设计中的中国元素和文化内涵的提炼和传递,对于塑造积极、开放的中国国家形象具有积极意义。研究有助于进一步认识国礼瓷在传递国家形象和文化中的重要作用,为今后在全球范围内推动中国文化建设,提供国礼瓷设计的新视角和思考路径。

关键词：国家形象建构当代中国国礼瓷文化