電氣測量
研究的複合樣品在不同頻率（1 kHz、100 kHz、800 kHz 和 1 MHz）下介電常數随溫度的變化。對于樣品 MT10 和 MT9，可以看出介電常數随溫度升高而升高。這是正常行為，可歸因于分子/原子之間的結合力随着溫度升高而減弱，進而導緻振動增加。是以，極化增加，進而增加介電常數 (ε') ，此外電荷載流子（主要是電子）的數量随溫度增加，導緻觀察到的介電常數增加（ε ’) . 然而，值得注意的是，增加并不顯着且非常小，尤其是在較高頻率下。而對于複合樣品 MT7 和 MT5，介電常數随着溫度的升高而降低，這是一種意想不到的行為。介電常數的下降趨勢可以分别與MT7和MT5樣品中Mg 2 SiO 4和MgSiO 3相的存在相關聯。
由于 MT7 和 MT5 樣品中可能形成液相，這些相可能會導緻微觀結構缺陷。這種行為可能會阻礙極化，影響這些樣品的介電常數。目前的結論與先前報道的研究一緻 ，其中液相的形成導緻極化阻礙，最終影響介電常數。然而，這種介電常數随溫度降低的行為與其他材料中報道的行為非常一緻。
ε'随着頻率的增加而減小，如圖5所示 。這種減少可歸因于材料的介電極化機制。介電極化可以通過電子、離子、界面或偶極極化發生。高頻範圍由電子和離子極化主導，而低頻範圍由其他兩種機制主導。當頻率增加時，偶極子不能再足夠快地旋轉，導緻它們的振蕩滞後于場的振蕩 。結果，ε'減小。
描繪了介電常數 (ε') 與玻璃分數在 25 和 300 (°C) 以及不同頻率下的關系。可以注意到，ε'随着玻璃部分的添加而降低，直到 30 wt%（樣品 MT7）。這種減少可能是由于複合樣品中存在更多的玻璃相 。與樣品MT10相比，樣品MT9的較低ε'可能表明樣品 MT9 中存在少量玻璃相，其中 10 wt% 的玻璃是 X 射線無法檢測到的。此外，含有 30 wt% 玻璃的 MT7 樣品中 ε' 的降低可以揭示鎂橄榄石 (Mg 2 SiO 4 )結晶第二相的存在，這通過 XRD 得到證明。該相具有比 Mg 2 TiO 4相更低的 ε′ 值 存在于樣品 MT10 和 MT9 中；是以，ε′值降低。此外，據報道，陶瓷材料的介電性能取決于平均晶粒尺寸以及介電常數随燒結溫度而增加的加工條件（燒結溫度）。獲得的結果，樣品 MT9 的介電常數值由于其較高的燒結溫度（1300 °C）而高于樣品 MT7。例如，在室溫和 1 kHz 下，ε'從樣品 MT10 的約 28 分别降低到樣品 MT9 和 MT7 的 14 和 12，盡管觀察到 具有最高玻璃分數 (50 wt%) 的樣品 MT5 具有最高的介電常數值。這是由于存在 TiO 2（金紅石相），其特點是高 ε' 。例如，樣品 MT5 的 ε' 在 1 kHz 的室溫下達到 ⁓125。
由于熱激活過程與束縛在局部狀态的電荷載流子的跳躍有關 ，樣品的電導率随着溫度的升高而增加，這意味着典型的半導體行為 [ 41 ]。根據圖 7, 電導率在研究的各種樣品中按以下順序增加：MT7 < MT9 < MT10 < MT5。電導率值随着樣品 MT7 的玻璃重量分數的增加而降低，樣品 MT7 包含 30 wt% 的玻璃，然後在樣品 MT5 中增加，樣品 MT5 包含 50 wt% 的玻璃。例如，在 RT（室溫）和 1 kHz 下，樣品 MT10（不含玻璃部分）的電導率從樣品 MT7 的3.98 × 10 –7降低到 5.38 × 10 –8 S m −1 。這種電導率的降低可能歸因于橄榄石 (Mg 2 SiO 4 )結晶相的存在，其特點是電導率極低 在示例 MT7 中。然而，樣品 MT5 中電導率的相對增加可歸因于 Li +離子（離子半徑 90 pm）在傳導機制中所起的作用，同時伴随着玻璃分數的增加以及 Ti 4+的可能性和 Ti 3+離子的形成。是以，這些離子之間的電子跳躍可能有助于提高電導率。
可以使用研究溫度範圍 25–300 (°C) 中線性拟合的斜率來估算與交流電傳導相關的活化能。表2列出了各種樣品的活化能。發現活化能 ( E a ) 在 0.15 和 0.44 之間。(eV)。這些發現可能表明電子機制優于離子轉移機制。
對于樣品 MT10，活化能的值表明傳導過程是通過電子機制通過 Ti 3+和 Ti 4+離子之間的局部電子跳躍發生的。通過 Li +離子參與離子傳導機制，這需要比電子傳導機制相對更高的活化能，這可歸因于樣品 MT9 和 MT7在整個溫度範圍内活化能增加到 0.37 和分别為 0.44 (eV)。玻璃重量分數的增加導緻 Li +離子。包含 50 wt% 玻璃的樣品 MT5 的活化能降至 0.15 eV。這一發現與樣品的電導率增加到 9.32 × 10 –7 S m −1是一緻的。
