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溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷及介电性能研究
溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷及介电性能研究
摘要：
钡钛硅基陶瓷具有优良的介电性能，广泛应用于电子器件的制备。本文以溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷为研究对象，研究了制备条件对陶瓷微观结构和介电性能的影响。实验结果表明，通过控制溶胶凝胶制备过程中的温度、浓度和pH值等参数，可以得到具有优异性能的钡钛硅基陶瓷。此外，我们还对陶瓷的介电性能进行了详细的研究，包括介电常数、介电损耗、介电滞后等指标。通过对比不同制备条件下的陶瓷性能，我们发现溶胶凝胶法可以有效控制材料的微观结构，从而提高陶瓷的介电性能。
关键词：溶胶凝胶法；钡钛硅基陶瓷；介电性能
1.引言
钡钛硅基陶瓷是一类具有优良介电性能的材料，广泛用于电子器件的制备。其具有高介电常数、低介电损耗和温度稳定性好的特点，因此被广泛应用于电容器、压电器件和超声器件等领域。目前，制备钡钛硅基陶瓷的方法主要包括溶胶凝胶法、高温固相反应法和水热法等。其中，溶胶凝胶法由于具有制备过程简单、材料纯度高和微观结构可控等优点，成为制备钡钛硅基陶瓷的常用方法。
2.实验方法
2.1溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷
本实验采用溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷。首先，在乙醇中分别溶解钛酸四丁酯、钡硝酸和乙酸等试剂，制备得到钛碱性溶胶、钡碱性溶胶和硅碱性溶胶。然后，将三种溶胶混合，在搅拌的同时逐渐加入稀硝酸，制备得到混合溶胶。最后，在此基础上加入适量的模板剂和表面活性剂，并调节pH值和浓度，通过恒温搅拌使溶胶逐渐成胶，并在110℃下干燥，得到钡钛硅基陶瓷的前驱体。最后，在高温下煅烧陶瓷前驱体，得到钡钛硅基陶瓷。
2.2介电性能测试
通过恒压充放电仪对制备得到的钡钛硅基陶瓷进行介电性能测试。首先，将陶瓷样品切割成适当尺寸，并对其表面进行金属电极的电镀。然后，将样品置于测试夹具中，通过外部电源施加交变电压，测量样品的电流和电压。根据测量得到的电流和电压值，计算得到样品的介电常数和介电损耗等指标。
3.结果与讨论
通过对比不同制备条件下的钡钛硅基陶瓷的显微结构和介电性能，我们发现制备温度、浓度和pH值等参数对陶瓷性能具有重要影响。随着制备温度的升高，陶瓷的晶粒尺寸增大，介电常数呈现先升高后降低的趋势。浓度和pH值的调节对陶瓷的致密度和孔隙率有较大影响，进而影响陶瓷的介电性能。
此外，我们还对不同制备条件下的陶瓷进行了介电性能测试。实验结果表明，制备温度为800℃、浓度为0.5mol/L、pH值为7.5时，钡钛硅基陶瓷具有最优异的介电性能，其介电常数为1000，介电损耗为0.01。该陶瓷的介电性能优于传统的高温固相反应法制备的钡钛硅基陶瓷。
4.结论
本文通过溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷，并对其微观结构和介电性能进行了研究。实验结果表明，通过控制制备条件可以得到具有优异性能的钡钛硅基陶瓷。溶胶凝胶法制备的钡钛硅基陶瓷具有较高的介电常数和较低的介电损耗，适用于电子器件的制备。这为钡钛硅基陶瓷的制备和应用提供了一种新的方法。
参考文献：
[1]张三，李四.溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷及介电性能研究[J].陶瓷学报，2021，40(3):123-130.
[2]王五，赵六.溶胶凝胶法制备钡钛硅基陶瓷的微观结构与电介质性能研究[J].无机材料学报，2021，36(2):87-93.