NASICON快离子导电陶瓷的制备及其性能研究

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本文主要开展了将NASICON玻璃陶瓷应用作耐高温吸波材料基体的研究。主要工作包括:溶胶凝胶法制备NASICON陶瓷先驱体的研究及其改进;热压烧结NASICON陶瓷的研究;NASICON陶瓷电学性能的研究等。 本文的主要结论有: 1.使用草酸作为络合剂改进溶胶凝胶法制备NASICON先驱体原料粉,草酸的络合作用能避免NASICON溶胶凝胶产生磷酸锆沉淀,从而避免产生成分不均匀分布。 2.热压烧结制备NASICON陶瓷能有效的提高陶瓷的致密度,并改善其结晶性能。在实验采用的烧结温度范围内,其致密度随热压烧结温度的上升而增加。3.研究了热压烧结NASICON陶瓷的部分力学性能,用20MPa的压力在1000℃~1150℃温度区间内热压烧结组分为1.8≤X≤2.2的NASICON陶瓷样品,抗弯强度随烧结温度的上升而增加,在烧结温度1100℃时达到最大值,继续升高烧结温度导致晶型转变使抗弯强度下降。 4.研究了热压烧结NASICON陶瓷的导电性能,发现在热压条件下烧结的NASICON陶瓷样品的离子电导率比无压烧结NASICON材料有较大的提高,相应的电导率激活能也有所下降。其中1150℃热压烧结NASICON陶瓷样品(组分X=2.0),其室温电导率达到5.6×10-3S/cm,高于目前已经见到的文献报道的最高值4.4×10-3S/cm。而对NASICON陶瓷的交流电导率的分析表明,电导率σ(ω)的变化大体符合离子跳跃弛豫模型的预测。 5.热压NASICON材料的介电损耗Tan6峰值的大小随烧结温度的提高而明显下降,其对应的频率随烧结温度的上升向高频方向移动。 6.研究了热压NASICON陶瓷在8.2GHz~12.4GHz频段的介电性能,发现NASICON陶瓷的介电常数随烧结温度的上升而上升,但没有明显的频散效应,可以通过控制NASICON陶瓷的烧结致密度来控制其介电常数。
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