毕业论文课题相关文献综述

文献综述

铁电体是一类特殊的电介质材料，具有铁电性，在自然状态下基本晶胞内存在固有的不对称性，即有自发极化特性，且自发极化方向可随外加电压而转向，即使关断电源，其极化方向也不会改变，只有加上反向电压后，极化方向才能被改变。1951年美国科学家KittleC根据宏观唯象理论提出了反铁电体[1]。反铁电结构与铁电体相近，但一定温度范围内相邻籽晶格沿着反平行方向排列，因而反铁电体宏观上自发极化强度为零[2]。

反铁电材料应用十分广泛，从日常生活到军事技术都有应用。PZT基反铁电陶瓷材料具有致密性好、机械强度较高等特点，是应用于机敏传感器、应变制动材料、大功率换能器等系统中的最有前途的材料之一。反铁电材料目前的应用领域主要有大位移驱动器、爆电换能器、热释电探测器、储能电容器等。

1反铁电陶瓷储能材料研究

铁电体的一个重要特征即具有电滞回线，而由于反铁电体不存在净电矩，故没有铁电体的电滞回线。但在外电场作用下会发生反铁电相(AFE)－铁电相(FE)相变，出现特征双电滞回线。对于相变后的铁电体，利用加热或加压等方法可使其回复为反铁电体,且过程中伴随极大的应力变化和高密度电荷瞬间释放现象，因而反铁电体可成为实际应用于高密度储能电容器的优秀候选材料[3]。图1表示反铁电材料与铁电材料储能的具体特征：由于铁电体中大量存在着剩余极化，当铁电电容器两侧的电场被撤掉时，少部分的能量被释放，而剩余的绝大部分的储能将会继续存储于铁电电容器当中；对于反铁电电容器，当电场撤销时，极化也相应地消失，材料中的储能迅速减少，除少量的以热能的方式消耗散去外，绝大部分的输入能量仍然能以电能形式释放出来。当电场被撤销逐渐减小至零时，铁电相转换为反铁电相，这是一个释能过程；而随着电场强度逐渐增加，反铁电体转换成铁电体，这是一个储能过程。通过控制电场可实现铁电-反铁电相转变过程中伴随的储能释能过程[4]。

反铁电体在充电-放电循环工作中，一个较大的缺陷是通常几百个循环后器件就会产生裂纹而失效。这些裂纹是充放电过程中材料相变产生较大应力应变造成的。如果目标材料能够保持较高的饱和极化强度()以及低的剩余极化强度()，同时增加双电滞回线的矩形度，就可以在保持反铁电体高能量密度的同时,增加其充放电循环寿命[3]。

图1铁电体(a)和反铁电体(b)储能过程

Paurui等人[5]在研究较多的La掺杂PZ体系中发现，储能密度的高低并不取决于回线的形状，根据公式，极化强度的提高对储能密度的提升作用更加显著。Hao等人[6]对PZ体系进行了Sr掺杂，发现Sr可以提高PZ薄膜的储能密度和能量效率以及疲劳特性。

2BNT系无铅反铁电陶瓷研究进展