Structure and dielectric energy storage performance of Tb3+ doped BaO-SrO-Nb2O5 glass ceramics
Abstract
随着脉冲功率器件向轻量化、微型化与集成化方向快速发展，对兼具高功率密度与高能量密度的介电玻璃陶瓷材料提出了迫切需求。本研究通过高温熔融与可控晶化工艺，成功制备了系列Tb3+掺杂浓度的BaO-SrO-Nb2O5玻璃陶瓷，并系统探究其对材料微观结构、晶相演变及介电储能性能的影响机制。结果表明，Tb3+引入并未明显改变基体的主晶相组成，但可有效促进结晶过程，诱导钨青铜结构Ba0.5Sr0.5Nb2O6相的选择性析出，进而显著提高材料的相对介电常数。同时，掺杂样品表现出优异的温度稳定性与较低的介电损耗。此外，Tb3+的引入有助于优化微观结构与晶粒尺寸，降低界面活化能，进而增强材料的击穿场强。当Tb3+掺杂量为3 mol%时，玻璃陶瓷的介电常数达到106.1，击穿场强提升至1364 kV/cm，最大储能密度达9.87 J/cm3，较未掺杂样品提高约2.29倍。该研究为高性能玻璃陶瓷储能介质的设计与开发提供了有效的实验依据。
Fields of Study & Subjects
Ferroelectric and Piezoelectric Materials
Dielectric properties of ceramics
Microwave Dielectric Ceramics Synthesis
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 10
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH