林唯芳臺灣大學：材料科學與工程學研究所葉閔超Yeh, Min-TsaoMin-TsaoYeh2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/55250本論文嘗試以水解金屬烷氧基化物溶膠凝膠法來合成Ba2 Ti9O20和Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)，期望降低成相溫度，並探討其基本材料特性。另外，以固態法為控制組，欲觀察合成法不同所產生之差異。 以水解金屬烷氧基化物溶膠凝膠法所得之Ba2Ti9O20前驅物，可於1100℃得到Ba2Ti9O20純相，較文獻中使用水解金屬烷氧基化物溶膠凝膠法之所需煆燒時間為短，也較本實驗以固態法合成之控制組，成相溫度1200℃為低。以溶膠凝膠法合成Ba2Ti9O20之起始燒結溫度較固態法以1.64 mol% ZrO2取代之Ba2Ti9O20為高，且於1250℃和1300℃會熱分解出BaTi4O9，但於1350℃快速降溫可得到純Ba2Ti9O20相。 以溶膠凝膠法所得之Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)前驅物，在950℃生成類鈣鈦礦結構(Perovskite-like structure)，於1200-1350℃燒結過程中，使用電子顯微鏡可觀察到片狀結構逐漸成長至柱狀晶的過程，沒有二次相的形成，於1350℃可得較佳之微波介電性質，介電常數為81.5，Qf為8101。而以固態法合成之Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)控制組在1100℃生成類鈣鈦礦結構，使用電子顯微鏡觀察，於1200℃和1250℃燒結的樣品為均質固體，但於1300℃有BaTi4O9或Ba2Ti9O20二次相從晶界析出，於1350℃有更多二次相產生。 本實驗可於較固態法低的煆燒溫度得到純Ba2Ti9O20和純Ba6-3xNd8+2xTi18 O54(x=2/3)。且以溶膠凝膠法得到之Ba6-3xNd8+2x Ti18O54(x=2/3)於1200℃-1350℃間無二次相的產生，可能原因為溶膠凝膠法組成較固態法均勻。總目錄 第一章 簡介 1 第二章 原理與文獻回顧 2 2.1 微波介電性質的特性需求 2 2.2 介電原理與定義 3 2.2.1 介電常數(K) 3 2.2.2 介電品質因子(Q) 6 2.2.3 共振頻率溫度係數(τf) 9 2.3 微波介電性質的量測 10 2.3.1 平行板量測法 11 2.3.2 圓柱形共振腔量測法 14 2.4 Ba2Ti9O20微波介電材料文獻回顧 18 2.4.1 Ba2Ti9O20之簡介 18 2.4.2 Ba2Ti9O20之晶格常數文獻整理 21 2.4.3 Ba2Ti9O20與添加物文獻整理 23 2.4.4 Ba2Ti9O20濕式化學法合成之文獻整理 26 2.5 BaO-R2O3-TiO2(R=rare earth)微波介電材料文獻回顧 31 2.6 溶膠凝膠(Sol-Gel)法簡介 48 第三章 實驗步驟 51 3.1 化學藥品 51 3.2 以溶膠凝膠法合成陶瓷粉末 52 3.2.1 以溶膠凝膠法合成Ba2Ti9O20陶瓷粉末 52 3.2.2 以溶膠凝膠法合成Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)陶瓷粉末 53 3.3 以固態法合成陶瓷粉末 57 3.3.1 以固態法合成Ba2Ti9O20陶瓷粉末 57 3.3.2 以固態合成法合成Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)陶瓷粉末57 3.4 實驗性質量測 60 3.4.1 X-ray繞射鑑定(XRD) 60 3.4.2 熱分析（熱重分析、熱差分析和熱分析-質譜儀） 62 3.4.3 SEM 與EDX顯微結構觀察 62 3.4.4 BET 65 3.4.5密度 65 3.4.5.1生胚密度 65 3.4.5.2燒結試片密度 66 3.4.6 燒結收縮曲線 67 3.4.7 微波介電性質分析 67 第四章 結果與討論 68 4.1 溶膠凝膠法製備條件參數之探討 68 4.1.1 製備參數與鈦烷氧基化物之影響 68 4.1.2 溶膠之保存性探討 69 4.1.3 凝膠之製備參數探討 70 4.2 凝膠之熱分析探討 76 4.2.1 Ba2Ti9O20之粉末熱分析 76 4.2.2 Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)之粉末熱分析 82 4.3 煆燒粉末性質探討 87 4.3.1粉末之XRD相鑑定 87 4.3.1.1 由溶膠凝膠法合成之Ba2Ti9O20粉末 87 4.3.1.2 由固態法合成之Ba2Ti9O20粉末 88 4.3.1.3以溶膠凝膠法合成Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)粉末 93 4.3.1.4以固態法合成Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)粉末 95 4.3.2 比表面積與SEM圖 96 4.4 粉末塊材之燒結行為 103 4.4.1 塊材之燒結收縮率曲線圖 103 4.4.1.1 Ba2Ti9O20之燒結收縮率隨溫度的變化 103 4.4.1.2 Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)之燒結收縮率隨溫度變化 105 4.4.2 塊材之XRD相鑑定 106 4.4.2.1 Ba2Ti9O20之燒結溫度與相變化 106 4.4.2.2 Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)之燒結溫度與相變化 112 4.4.3塊材密度、微結構與介電性質之觀察 115 4.4.3.1 Ba2Ti9O20之密度、微結構和介電性質 115 4.4.3.2 Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=2/3)之密度、微結構和介電性質 123 第五章 結論 135 第六章 未來研究建議 136 第七章 參考文獻 1378078490 bytesapplication/pdfen-US溶膠凝膠法微波介電材料鋇鈦Ba-TiMicrowave dielectric materialsSol-Gelthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/55250/1/ntu-93-R91527059-1.pdf