双峰粒径分布的陶瓷块体材料中介电性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

陶瓷材料特有的高强度、耐热性、稳定性等特点，被人们普遍看好用作集成电路板的制造材料。结构-性能是研究材料的基体方法，尤其对于钙钛矿结构的陶瓷块体材料来说，微观结构对介电性能有很大的影响，一般来说，单峰的均匀的微观结构是陶瓷材料的主要研究方向，但是对于一些含高挥发的元素如k或na的陶瓷块体，如果烧结温度过高，会导致挥发；而温度太低，又会降低材料的性能。因此，双峰结构的陶瓷块体材料即在低温时形成两种晶粒尺寸不同颗粒，一方面在结构上可以满足材料的组份的化学计量比；另一方面在性能上可以利用两种晶粒尺寸的效应，获得意想不到的介电性。 从环保考虑，无铅化是目前材料制备与研究的趋势，而钛酸钡（batio₃）是典型的abo₃钙钛矿结构的铁电材料,是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一,被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。由于它具有铁电、压电、正温度系数效应等优异的电学性能,使其成为电子工业和陶瓷工业中的关键性材料,如陶瓷电容器、正温度系数热敏电阻、铁电和压电器件等都是以为基础材料。因此，本课题以batio₃为基，以(ba,sr)tio₃为研究对象，通过固相反应形成双峰晶粒分布的微观结构，研究这种在不同温度在不同频率下的介温谱，和常温下频率谱，说明微观结构与材料介电性能的关系。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

一般来说，单峰的均匀的微观结构是陶瓷材料的主要研究方向，但对于钙钛矿陶瓷块体材料来说，结构-性能是研究材料的基体方法，即陶瓷材料的介电性能是由其微观结构所决定的。 无铅铁电压电陶瓷是目前研究的方向与趋势，而对于钙钛矿结构的铁电材料来说，在固相反应时极易形成颗粒的异常长大，形成双峰晶粒尺寸的微观结构。本课题针对颗粒尺寸分布的陶瓷块体材料，采用stereology analyzer 软件结合matlab的计算方法，对双峰晶粒大小分布的结构的介电性能的影响进行模拟与计算研究，为新材料的为开发提供理论基础。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

研究方法与步骤：

1.从现有的样品(ba,sr)tio₃为研究对象；

2.对其微观结构进行表观分析，并画出其两峰晶粒分布图；

4. 参考文献

[1] h. f. zhang, x. chen, j. gao, k. h. lam, s. d. liang, l. f. fei, c. l. mak and j. f. chen, “the fabrication and electrocaloric effect of bimodal-grain structure (ba_0.60sr_0.40)tio₃using the induced abnormal grain growth method”[j], iop conference series: materials science and engineering, 678,012138, (2019).

[2] m. h. jiang, c. a. randall, h. z. guo, et al. “seed‐free solid‐state growth of large lead-free piezoelectric single crystals:(na_1/2k_1/2)nbo₃”[j], journal of the american ceramic society, 98(10), 2988-2996, (2015).

[3] t. kusama, t. omori, t. saito, et al. ultra-large single crystals by abnormal grain growth[j]. nature communnications, 8, 354, (2017).

5. 计划与进度安排

一、2022.12.06 — 2022.02.28 指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料

二、2022.03.01— 2022.03.05 指导教师下达毕业任务书

三、2022.03.06— 2022.03.12 完成并提交开题报告