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钛酸钡系陶瓷纤维的制备与表征

刘伟华  
【摘要】: 随着科学技术的迅速发展,对材料的要求越来越高,尤其是高温下的一些性能,如化学稳定性,结构稳定性及可靠性等。许多研究表明,连续陶瓷纤维材料在这些方面具有不同于传统陶瓷烧结体的极强的潜在能力。在含钛的半导体材料中,无论是实际应用,还是理论深度,BaTiO3都已达到较高的水平,并具有一定的代表性。钙钛矿型钛酸钡陶瓷由于其良好的铁电和介电特性越来越受到人们的关注,它广泛应用于高介电常数电容器,PTC电阻器,半导体以及铁电存储器的制作方面,被誉为“电子工业的支柱”。近年来,随着电子及微电子工业的飞速发展,先进复合材料的开发及在高新技术领域的应用,使得钛酸钡铁电陶瓷纤维的研究和制备日益突出。 目前,制备连续陶瓷纤维的方法很多,如熔融拉丝法、超细微粉挤出纺丝法、基体纤维溶液浸渍法、化学气相沉积法、化学气相反应法、溶胶-凝胶法、有机聚合物先驱体转化法、水热法、碳纤维灌浆置换法等。各种制备方法都各有优缺点,各种制备技术因所制备的纤维性能和用途不同而使其依然发挥各自不同的作用,但纵观连续陶瓷纤维制备技术的发展轨迹,可以发现溶胶-凝胶法日益成为研究与开发的主流。这是因为纤维的直径可以通过成熟的聚合物成型工艺得以控制,可以很容易地编织成一维或二维增强体来增强复合材料,这是其他方法所无法比拟的。所以我们选定溶胶-凝胶法作为我们研究的重点。 本论文的主要研究内容包括: 1.稳定溶胶的制备 为了制备优良的钛酸钡系陶瓷纤维,合成透明稳定的溶胶是非常重要的一步。本文在参阅大量文献的基础上,分别考查了不同原料、溶剂、加水量、加醋酸量、添加螯合剂及溶胶的浓度不同时对溶胶稳定性及纤维表面形貌的影响。找到了合成稳定溶胶及纤维具有优良表面形貌的最佳条件。 2.钛酸钡陶瓷纤维的制备与表征 根据我们所选定最佳合成条件制备钛酸钡前驱物凝胶,通过差热-热重(DTA-TGA)、红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,考查了煅烧温度、煅烧时间、升温速率等条件对纤维微观结构和表面形貌的影响。 3.碱土金属掺杂钛酸钡陶瓷纤维的制备与表征 考查了A位碱土金属掺杂对钛酸钡纤维的晶胞参数、粒径、微观结构及表面形貌的影响。


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