62、稀土掺杂 Ba₀.₁₅R₀.₀₄Ca₀.₁₅Zr₀.₁Ti₀.₉O₃ 陶瓷的微观结构、热释电和储能性能研究

稀土掺杂 Ba₀.₁₅R₀.₀₄Ca₀.₁₅Zr₀.₁Ti₀.₉O₃ 陶瓷的微观结构、热释电和储能性能研究

1. 引言

陶瓷材料在各个工程领域都广为人知，其性能和广泛的应用使其在研究人员和工业界中备受青睐。陶瓷材料并非新事物，几十年来一直被使用，在探测器、热成像应用和传感器等领域拥有广阔的市场。由于其在各种产品中的广泛应用，探索具有成本效益的材料以及新的应用一直是研究的热点。

陶瓷的热释电特性使其更加独特，因为它们具有热电转换能力。这种独特能力源于材料对温度变化的高灵敏度，这是由于净极化的改变。为了提高热释电物质的效率，必须在比热、介电常数、热释电系数和介电损耗之间达到理想的平衡。过去，人们采用化学和物理成分改性方法来调整其热释电性能。

在这个领域，渗透性陶瓷引起了科学家的兴趣，因为它们适用于各种热释电应用。从无铅陶瓷来看，BaTiO₃ 是最早被认识且研究广泛的陶瓷，因其出色的铁电、介电和压电性能。这些发现促使全球对基于 BaTiO₃ 的物质进行研究，以用新的无铅物质替代铅基陶瓷用于不同的介电目的。

本文将对稀土掺杂的 BCZTO（R = Ce、Ho 和 Nd）基物质进行热释电分析。同时，铁电材料也具有储能能力，因此本文还将讨论所有研究成分的储能特性。此外，本文还分析了实验结果，并编写了一个程序来计算样品在特定温度范围内产生的最大电压，该程序生成的值也可用于计算样品在不同温度范围内产生的电压。

2. 实验过程

具有 Ba₀.₁₅R₀.₀₄Ca₀.₁₅Zr₀.₁Ti₀.₉O₃ 成分的陶瓷通过固态反应通道形成。为此，使用了纯试剂，如 99% 纯的 TiO₂、99.99% 纯的 BaCO₃、99% 纯的 CaO、99% 纯