介电复合材料的储能性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

高介电材料是一种应用前景非常广泛的绝缘材料,由于它有着很好的储存电能和均匀电场的性能,因而在电子、电机和电缆行业中都有非常重要的应用。通过研究Al/LDPE与BaTiO3/LDPE复合材料介电性能变化的规律,制得性能优良的Al/BaTiO3/LDPE复合材料。

高介电材料在电子和电机行业中有非常重要的应用, 特别是用在高储能电容器上。评价高储能电容器性能的一个重要指标是电容器储存电能的能力。 电容器储存的电能为: E=1/2CU^2 对于形状一定的电容器, 电容 C 与电容器的介电常数成正比, 所以相同电压 U 下形状一定的电容器的储存电能的能力由电容器的介电常数决定。另外, 电容器的散热能力也是一个重要的性能指标。电容器的发热主要是电容器在电压下产生功率损耗引起的, 在电压作用下, 电容器的温度逐步升高, 经过一段时间后, 当产品的发热量与产品的散热量达到相时, 则保持了热平衡状态。

所以在相同的交流电压频率 f 和电压 U 以及电容 C 下, 电容器的散热性决定于介质损耗 tan, 所以电容器材料要求介电常数尽量高, 而介质损耗尽量低。

2. 研究内容和预期目标

当前电子产品趋向小型化，多功能化发展。对于介电材料来说，衡量其储能能力的参数是介电常数与耐击穿电压强度的平方值。因此，环境友好的、高介电常数与高的耐击穿电压的纳米复合材料成为当今新材料的研究热点。在本设计中，利用matlab理论计算，以钛酸锶钡(（Ba,Sr）TiO₃）)为基，掺杂玻璃相，探讨掺入相与介电常数之间的关系，并找到如何改进基体与掺入相之间的介电常数的梯度，得到纳米复合材料的较高的介电性能的同时，也具有较高的耐击穿强度。最后，在相关实验的基础上，验证理论计算结果，并对理论与实验结果进行比较与说明。

3. 研究的方法与步骤

（1）在1000摄氏度下煅烧bt粉末两小时已达到去杂的目的；

（2）按照一定的比例制备所需要的玻璃：b₂o₃-sio₂； 用改进的混杂工艺，制备batio₃和b₂o₃-sio₂ 的浆料；在一定温度下烧结，制备细晶的b₂o₃-sio₂batio₃ 复合陶瓷。

（3）熟悉agilent4294a阻抗分析仪的使用方法；

4. 参考文献

1] g. r. love, energy storage in ceramic dielectrics. j am ceram soc,73(2) 323-28 (1990).

[2] j. j. o’dwyer, the theory of electrical conduction and breakdown in solid dielectrics (1973), clarendon press oxford.

[3] y. l. lia, l. e. cross, l. q. chen, a phenomenological thermodynamic potential for batio3 single crystals, j. appl. phys. (2005), 064101.

5. 计划与进度安排

（1）2022年2月22日-3月8日：完成毕业论文任务书；

（2）2022年3月8日-3月20日：实验准备阶段：化学试剂和化学药品的购买；

（2）2022年3月20日-4月30日：理论计算和模型的建立；进行实验和相关测试；