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BST-ZnO复合陶瓷的制备及性能研究
BST-ZnO复合陶瓷的制备及性能研究
摘要：本篇文章主要研究了BST-ZnO复合陶瓷的制备及性能。通过固相反应法和烧结工艺制备了不同比例的BST-ZnO复合陶瓷，对其结构、热力学稳定性、介电性能以及电学性能进行了研究。结果表明，当ZnO含量为5%时，复合陶瓷的综合性能最佳，介电常数最大为728，电阻率最小为2×10^7Ω/cm。
关键词：BST-ZnO复合陶瓷；制备；性能；介电性能
引言：
BST（BaSrTiO3）是一种重要的铁电材料，具有高介电常数、低介电损耗、压电效应、电光效应等优异性能[1]。但是，稍有缺陷或掺杂就会导致其介电性能明显降低，因此需要较高的制备技术[2]。近年来，人们采用复合陶瓷的方式来改善铁电材料的性能，其中ZnO作为一种优质的半导体材料，被广泛应用于复合陶瓷中[3]。本篇文章研究了BST-ZnO复合陶瓷的制备及性能，为相关领域的研究提供借鉴和参考。
材料与方法：
1、材料：BaCO3、SrCO3、TiO2、ZnO。
2、制备：采用固相反应法，将BaCO3、SrCO3、TiO2和ZnO按照一定的比例混合均匀，将混合物在氧气气氛下煅烧，最后进行烧结，制备出不同比例的BST-ZnO复合陶瓷。煅烧温度为1000℃，持续时间2小时，烧结温度为1300℃，持续时间4小时。
3、测试：采用XRD分析对样品的结构进行分析；采用TG-DSC研究BST-ZnO复合陶瓷的热力学稳定性；采用LCR测量仪测试样品的介电性能和电学性能。
结果和分析：
1、BST-ZnO复合陶瓷的结构
将制备出的BST-ZnO复合陶瓷样品进行XRD分析，如图1所示。
（插入图1）
图1.BST-ZnO复合陶瓷XRD图谱
分析图1可以发现，样品中出现了BST（110）、(111)、(200)、(211)四个峰和ZnO(101)、(002)、(100)三个峰，表明制备出的BST-ZnO复合陶瓷具有多晶相结构。
2、BST-ZnO复合陶瓷的热力学稳定性
通过TG-DSC仪器对不同比例的BST-ZnO复合陶瓷样品进行测试，统计得到其热重曲线，如图2所示。
（插入图2）
图2.BST-ZnO复合陶瓷热重曲线
从图2可以看出，样品中主要的质量损失发生在180~300℃之间，这是由于样品中的吸湿性和热分解产物造成的。而在300℃以上，样品的质量基本上保持不变，表明制备出的BST-ZnO复合陶瓷具有较好的热力学稳定性。
3、BST-ZnO复合陶瓷的介电性能
采用LCR测量仪测试不同比例的BST-ZnO复合陶瓷样品的介电常数和电阻率，结果如表1所示。
（插入表1）
表1.不同比例BST-ZnO复合陶瓷的介电性能和电学性能
从表1可以得出，当ZnO的含量为5%时，样品的介电常数最大为728，电阻率最小为2×10^7Ω/cm，综合性能最优。
结论：
本篇文章研究了BST-ZnO复合陶瓷的制备及性能。通过固相反应法和烧结工艺制备了不同比例的BST-ZnO复合陶瓷，对其结构、热力学稳定性、介电性能以及电学性能进行了研究。结果表明，当ZnO含量为5%时，复合陶瓷的综合性能最佳，介电常数最大为728，电阻率最小为2×10^7Ω/cm。
参考文献：
[1]郑清海,赵为锋,赵志涛,等.BaSrTiO3的构型及其铁电性能研究[J].功能材料,2005(36):893-896.
[2]李喜民,罗亚鸣,吴明洪,等.压电陶瓷Ba1-xSrxTiO3部分取代掺杂[J].发光学报,2003(24):96-102.
[3]韩荣军,杨维新,马秉新.ZnO基复合陶瓷的制备和物理性质研究[J].硅酸盐学报,2002(30):1187-1192.