摘要: 脉冲形成线是实现电功率压缩和电压波形整形的关键器件。固态脉冲形成线的小型化关键是制备出具有高介电常数、高耐电压特性储能介质陶瓷材料。通过研究，本文获得了一种具有“核壳”型结构的SiO2包覆BaTiO3粉体，探索了该“核壳”型粉体对陶瓷材料微观结... 展开 脉冲形成线是实现电功率压缩和电压波形整形的关键器件。固态脉冲形成线的小型化关键是制备出具有高介电常数、高耐电压特性储能介质陶瓷材料。通过研究，本文获得了一种具有“核壳”型结构的SiO2包覆BaTiO3粉体，探索了该“核壳”型粉体对陶瓷材料微观结构与储能性能的影响，为获得脉冲功率技术用高介电常数、高耐电压特性的新型储能介质陶瓷奠定一定基础。 论文首先了探索具有“核壳”型结构的BaTiO3粉体的合成方法，通过对比实验分析了粉体结构对储能介质陶瓷的电学性能的影响，研究内容如下： （1）采用St(o)ber方法制备了“核壳”型SiO2包覆BaTiO3粉体，研究表明：SiO2可以均匀的包覆在不同颗粒度的BaTiO3粉体表面，制备不同颗粒度的“核壳”型粉体；在 pH及溶液浓度不变的情况下，通过控制（TEOS）正硅酸四乙酯的加入量可以调控粉体颗粒的壳层厚度，制备出不同壳层厚度的“核壳”型粉体材料。 （2）通过对颗粒度为100nm的“核壳”型结构粉体制备的储能介质陶瓷研究发现：当SiO2含量为3wt%时，该介质陶瓷1kHz室温下介电常数达到1600左右；同时能够承担157kV/cm电压，获得0.837J/cm3的储能密度，相对于纯BaTiO3陶瓷性电学性能有很大提高；但大部分陶瓷介质材料漏电流较大耐电压特性并没有呈现一定的规律性。通过对颗粒度为300nm的“核壳”型结构粉体制备的储能介质陶瓷研究发现：由于SiO2壳层的存在烧结后基体晶粒尺寸没有变化，介温性能得到改善，耐击穿强度随着SiO2含量增加而增加。其中2wt% SiO2包覆的粉体烧结后获得的陶瓷介质材料1kHz室温下介电常数达到2416，损耗约1%左右；介温性能满足X8R性能指标；耐电压特性提高到201kV/cm，获得1.2 J/cm3的储能密度，是一种较好的储能介质材料有利于脉冲形成线小型化的发展。 （3）进一步研究了微量Nb2O5混入“核壳”型BaTiO3粉体制备的掺杂型储能介质陶瓷的结构与性能关系，探讨了不同气氛烧结及热处理下陶瓷材料的性能变化规律。研究表明，高温气氛烧结对“核壳”型BaTiO3粉体制备的陶瓷介质材料介电性能影响很小，有利于贱金属电极在该材料小型化过程中的使用。当混入微量Nb2O5于“核壳”型BaTiO3粉体中，经氮气气氛下烧结获得的掺杂型陶瓷介质材料1kHz室温介电常数达到57000，损耗约8%左右；通过对该材料800℃保温6h热处理，1kHz室温介电常数保持在16500，损耗约4%左右，可以承受37.7kV/cm的电压；提高对该材料的热处理温度及时间到950℃保温12h，可以使该材料的介电常数保持在6400，损耗＜3%，能够承受135kV/cm的电压，储能密度达到0.638J/cm3。 收起