电纺镧掺杂钛酸钡陶瓷纤维的制备及其介电性

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作为电子陶瓷工业的基础材料,BaTiO3(BTO)具有优异的介电和压电性能。在本工作中,通过静电纺丝PAT制备了纯相BTO和镧掺杂Ba(1-x)LaxTiO3(BLxT)纤维(x=0.、0.、0.和0.)。热处理后的所有纤维均为四方相,且具有良好的结晶度。此外,四方相BTO陶瓷的介电性能优于立方陶瓷。将BTO纤维(BTOF)和粉末(BTOP)压制并烧结成陶瓷片,其具有较好的可成型性。与BTOP陶瓷相比,BTOF陶瓷具有明显的微电容效应,在低频(fHz)下具有较高的介电常数。因此,BTOF陶瓷是一种优良的低频电容材料,可用于低频滤波器。在BTOFs中掺杂La3+,以进一步提高其介电性能。当掺杂浓度为0.9%时,BLxT纤维陶瓷的介电常数达到最大值(25℃,f=Hz)。随着La3+掺杂量的增加,居里温度的下降趋势更加均匀,这在温控电容器的制备中具有显著的优势。图1.前体纤维在空气中的TGA-DSC曲线。图2.经不同温度热处理的前体纤维在空气中的FT-IR光谱。图3.经不同温度热处理的前体纤维在空气中的拉曼光谱。图4.在℃下热处理的BTOFs的XPS全扫描光谱(a)以及Ba3d(b),O1s(c),Ti2p(d)高分辨率XPS光谱。图5.不同温度热处理的BTO前体纤维的XRD图谱。图6.在空气中于不同温度下热处理的BTO前体纤维的SEM图像:℃(a),℃(b),℃(c),℃(d),0℃(e)和1℃(f)。图7.在℃(a),℃(b),0℃(c)和1℃(d)下热处理的BTO前体纤维的照片。图8.在10、12和14MPa的压力,1℃的烧结温度下制备的BTOF陶瓷(a),(c),(e)和BTOP陶瓷(b),(d),(f)的照片。图9.BTOF和BTOP陶瓷样品的频率依赖性:(a)介电常数,(b)介电损耗,以及温度依赖性:(c)介电常数,(d)介电损耗。图10.不同La3+浓度的BLxT(x=0(a),0.(b),0.(c),0.(d)和0.(e))纤维的SEM图像和粒度分布。图11.室温下,五种BLxT陶瓷样品(x=0、0.、0.、0.和0.)的XRD图谱。图12.室温下,五种BLxT纤维陶瓷样品(x=0、0.、0.、0.和0.)的拉曼光谱。图13.BTO和BLxT(x=0.,0.,0.,0.)陶瓷样品的频率依赖性:(a)介电常数,(b)介电损耗,以及温度依赖性:(c)介电常数,(d)介电损耗。

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