[發明專利]一種固態脈沖形成線儲能介質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910093586.X
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN102030524A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 杜軍;張慶猛;王磊;羅君;唐群;章林文;謝衛平;李洪濤;王勐
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/622
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 耿小強

技術領域

本發明涉及一種固態脈沖形成線儲能介質材料及其制備方法，尤其是一種以鈦酸鍶鋇為基的固態脈沖形成線儲能介質材料及其制備方法，屬于功能陶瓷領域。

背景技術

隨著脈沖功率技術的發展，脈沖功率系統小型化、輕型化成為一個新的發展方向。脈沖形成線作為脈沖功率系統中重要的儲能部件，其儲能密度的提高有著重要意義。目前脈沖形成線主要采用變壓器油或者去離子水作為儲能介質，體積龐大，很難滿足脈沖功率系統小型化的要求。采用高介電常數的固態介電材料作為脈沖形成線的儲能介質可以有效地減小脈沖形成線的體積。Ba_xSr_1-xTiO₃鐵電陶瓷由于具有高的介電常數和較低的介電損耗，成為固態脈沖形成線儲能介質最有希望的候選材料之一。然而其相對較低的擊穿場強(～10kV/mm)限制了它的應用。

因此，提供一種具有高的擊穿場強，高的介電常數以及低的介電損耗的儲能陶瓷材料及其制備方法，就成為該技術領域急需要解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種具有高的擊穿場強，高的介電常數以及低的介電損耗的鈦酸鍶鋇基固態脈沖形成線儲能介質材料。

為達到上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種固態脈沖形成線儲能介質材料，其特征在于：它的組成和配比為70～90wt％的Ba_0.4Sr_0.6TiO₃和10～30wt％的納米MgO。

本發明的另一目的是提供一種上述鈦酸鍶鋇基固態脈沖形成線儲能介質材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種固態脈沖形成線儲能介質材料的制備方法，包括下述步驟：

(1)采用傳統固相反應法合成Ba_0.4Sr0.6TiO₃粉；

(2)按照Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉為70～90wt％，納米MgO粉為10～30wt％的配比，將納米MgO粉添加到步驟(1)制備的Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉中，以乙醇作為分散劑，采用瑪瑙磨球，球磨24h，在90℃烘箱中烘干，得粉體；

(3)將步驟(2)所得粉體經過冷等靜壓，壓制成直徑為20mm，厚度2mm的試樣，將試樣在空氣氣氛中燒結，制得儲能介質材料。

一種優選的技術方案，其特征在于：所述的步驟(1)采用傳統固相反應法合成Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉，選取分析純的化學試劑BaCO₃、SrCO₃和TiO₂，按Ba_0.4Sr_0.6TiO₃配料，球磨24h，烘干，在1150℃煅燒4h，得到Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉。

一種優選的技術方案，其特征在于：所述的納米MgO粉的粒度為30-100nm。

一種優選的技術方案，其特征在于：所述的步驟(3)中，所述的冷等靜壓的壓制壓力為200Mpa。

一種優選的技術方案，其特征在于：所述的步驟(3)中，所述的燒結為在1420℃下燒結4h。

本發明的優點是，通過在鈦酸鍶鋇中添加一定量的納米MgO(粒度為30-100nm)，增加鈦酸鍶鋇的燒結活性，使得材料的致密度提高到98.5％以上，同時抑制鈦酸鍶鋇晶粒的長大，使得晶粒細化到1～2微米，介電常數保持在260～500，介電損耗降低到在4～6×10^-4左右，脈沖擊穿場強提高到24～45kV/mm，儲能密度提高到0.67～1.14J/cm³。很好的滿足了固態脈沖形成線儲能介質材料的應用要求，非常適合制作固態脈沖形成線儲能介質。

下面通過附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明，但并不意味著對本發明保護范圍的限制。

附圖說明