1。3 掺杂改性对钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

钛酸锶钡陶瓷由于其优异的介电性能，广泛地应用于电容器、光信号处理器、动 态随机存储器等器件中，为了提高钛酸锶钡陶瓷介电常数和介温稳定性，使其满足不 同领域的实际需求，人类利用各种制备方法，使稀土元素均匀的进入 BaTiO3 和 Ba1-x SrxTiO3 表面或者晶体结构中，进而改善功能陶瓷材料的性能[11]。例如，在 BaTiO3 中

加入 Sb2O3 氧化物或者 Si 元素可以降低它的电阻率；在钛酸锶钡陶瓷中加入 Ce、Sm 等稀土元素可以显著提高陶瓷本身的温度稳定性，进而提高介电性能，掺杂 Ho、Er 等可以延长陶瓷的寿命[12]。添加稀土氧化物或者在配料中加入助烧剂，利用不同性能 介质材料改变钛酸锶钡功能陶瓷的微观结构和性能的研究目前已经十分广泛。但是系 统研究稀土氧化物 Sm2O3 掺杂 BST 陶瓷结构和介电性质的工作还很少见，本次毕业 设计采用固相反应方法制备 Sm2O3 掺杂的 BST 陶瓷，通过对其结构和介电性能研 究，找到 Sm2O3 对 BST 陶瓷微观结构和性能的影响规律。

此外，相关研究表明，钛酸锶钡陶瓷的介电性能和晶粒度随着掺杂物质量分数的 变化也有较大差异。以 ZnO 为例，将不同质量分数的氧化锌 ZnO 以机械混合的方式 添加在 Ba1-xSrxTiO3 粉体中，实验结果表明，随着 ZnO 含量增加，介电损耗减小， 介电常数提高，当 ZnO 的含量大于某一数值时，材料的介电常数减小。当 ZnO 掺杂 量 1。6%时，得到的陶瓷体晶粒最小，材料的介电常数达到最高值 451，介电损耗到达 最小值 0。0016。

在 BST 中合理掺杂可以改善瓷料的性能,因为每一种掺杂材料都有其独特之 处,最终起到降低烧结温度，减少损耗,提高材料的高频稳定性等作用。目前的掺杂改 性研究中,主要的研究方向是不同掺杂物对材料性能的影响，而对于材料掺杂改性机 理研究的尚比较少，这在一定程度上影响了该材料的发展。选择合适的成型工艺也至 关重要，因为不同的成型工艺各有其优缺点，今后将继续寻求更好的工艺。随着掺杂 改性和工艺改良研究的不断深入，BST 陶瓷掺杂改性将会有更大的发展空间。

1。4 氧化钐的相关介绍

1。4。1 氧化钐的结构

氧化钐药品一般呈淡黄色颗粒状，化学式为 Sm2O3；氧化钐在不同的温度呈现不 同的晶体结构类型，把氧化钐放入高温中，可能观察到两种类型，分别为立方晶相和 立方晶相，温度愈高，晶体结构越向复杂方向发展。在常温下，晶体结构偏向简单类 型，一般为单斜晶相。氧化钐晶体结构类型与钐离子的状态有关，Sm3+的基态与氧化 钐的性能有着密不可分的联系，人们利用它独有的性质和性能，在很多领域都起到了 关键作用。因而引发了人们在功能陶瓷中掺杂氧化钐的设想并进行了一系列相关研究

[13]。

1。4。2 氧化钐的性质

Sm2O3 是高纯化学试剂，型号一般为 3N，因此它的化学性质相当稳定。Sm2O3 作为一种氧化物在与碱溶液混合时，化学性质基本不发生变化。将氧化钐放置在空气 一段时间，其能吸收空气中的 CO2，再对其进行高温热处理，可使它恢复本来的面貌， 也就是将 CO2 排出[14]。

1。4。3 氧化钐的应用

改革开放以来，国内科学技术迅猛发展，我国作为稀土大国，国内进行了大 量稀土氧化物的制备及性能研究。国内现已熟练掌握溶胶凝胶法、气相法、直接沉淀 法、共沉淀法、水热法等粉体制备技术，已经能够制备出单一稀土氧化物和化合物， 纯度可高达 99。9%。本次毕业设计设计所采用的高纯试剂 3N 已经到达这一标准。