[發(fā)明專利]超高介電常數鈮酸鈉鉀-銀顆粒復合材料及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910114091.0
• 申請日: 2009-05-21
• 公開（公告）號: CN101550511A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉來君;方亮;胡長征
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C22C29/00
• 分類號: C22C29/00;C22C1/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種超高介電常數鈮酸鈉鉀-銀顆粒復合材料及制備方法，屬于介電陶瓷領域。

背景技術

巨介電常數在高容量電容器市場上有著廣泛的應用需求。目前主要以鈦酸鋇基陶瓷作為高容量電容器的基本原料，限于本身的介電性能，制備工藝上主要采用多層共燒技術來縮小電容器的尺寸并提高其容量[LIYING?CHEN，SHUNHUA?WU，SHUANG?WANG，GUOQING?WANG，Microstructure?anddielectric?properties?of?BaTiO₃-based?X7R?ceramics，Journal?of?materials?science.(Materials?in?electronics)，2008，(19)，pp.327-331]。由于多層共燒技術的復雜性以及電子元器件微型化的發(fā)展趨勢，目前尋找和開發(fā)巨介電常數依然是一個很重要的發(fā)展方向。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有超高介電常數的鈮酸鈉鉀-銀顆粒復合材料及制備方法。

本發(fā)明的鈮酸鈉鉀-銀顆粒復合材料通式為(1-x)[(Na_0.5K_0.5)NbO₃]-xAg，其中：0.01＜x＜0.4，x為質量分數。與純的鈮酸鈉鉀相比，介電常數提高了3-4個數量級。

鈮酸鈉鉀-銀顆粒復合材料制備方法為：

(1)將碳酸鈉、碳酸鉀、五氧化二鈮，按化學計量比為Na_0.5K_0.5NbO₃配料，直接放入高能球磨機中，使用碳化鎢罐和碳化鎢球，以300-500轉/分鐘球磨2-6小時，取出粉體于600-800度煅燒1-4小時，得到鈮酸鈉鉀納米粉體；

(2)按質量分數為1-40％，將硝酸銀粉體加入到步驟(1)所得的粉體，一起放入普通球磨機，加入球磨粉體質量分數50-150％的無水乙醇，使用尼龍罐和氧化鋯球，以200-400轉/分鐘球磨1-8小時；取出漿料并烘干、研碎，過120目的篩子；

(3)將步驟(2)制得的粉體放入直徑5-15mm的金屬模具中用壓力機壓制成型，壓力為50-150Mpa；將壓好的素坯埋入裝有步驟(2)粉體的氧化鋁坩堝中，置入燒結爐，在900-1200℃溫度范圍內燒結1-5小時；

(4)使用X射線衍射儀、掃描電鏡檢測步驟(3)所得陶瓷的物相、晶體結構和晶粒尺寸；

(5)制備銀電極以后使用阻抗分析儀測量步驟(3)所得陶瓷的介電常數。

本發(fā)明的有益效果是：基于滲流效應，隨著鈮酸鈉鉀陶瓷中金屬銀含量的增加，材料經歷了絕緣體-導體突變。同時，在滲流閾值附近，材料的介電常數有了極大的提高。當金屬銀顆粒體積含量為0.30時，即在絕緣體向導體轉變的滲流閾值附近，陶瓷-金屬復合材料的介電常數達到了170000，為同條件下制備的純鈮酸鈉鉀陶瓷體介電常數的1000多倍。本發(fā)明利用滲流效應，制備了鈮酸鈉鉀-銀顆粒的復合材料，該材料具有超高的介電常數，要比純的鈮酸鈉鉀高出3-4個數量級，為高容量電容器以及電容器的小型化提供了技術支持。

附圖說明

圖1為本發(fā)明金屬銀含量對鈮酸鈉鉀-銀復合材料介電常數的影響圖。

圖2為本發(fā)明鈮酸鈉鉀-銀復合材料的SEM照片。

圖3為本發(fā)明鈮酸鈉鉀-銀復合材料的介電溫譜。

具體實施方式

實施例1：

將碳酸鈉、碳酸鉀、五氧化二鈮，按化學計量比為Na_0.5K_0.5NbO₃配料，直接放入高能球磨機中，使用碳化鎢罐和碳化鎢球，以300轉/分鐘球磨2小時；取出粉體于700度煅燒2小時，得到鈮酸鈉鉀納米粉體；將1.75g硝酸銀粉體(分解以后得到1.1g銀)與8.9g鈮酸鈉鉀納米粉體一起放入普通球磨機，加入球磨粉體質量分數80％的無水乙醇，使用尼龍罐和氧化鋯球，以200轉/分鐘球磨2小時；取出漿料并烘干、研碎，過120目的篩子；將所得的混合原料放入直徑10mm的金屬模具中用壓力機壓制成型，壓力為150MPa；將壓好的素坯埋入裝有混合粉料的氧化鋁坩堝中，置入燒結爐，在900℃溫度范圍內燒結2個小時；使用X射線衍射儀、掃描電鏡檢測陶瓷的物相、晶體結構和晶粒尺寸；制備銀電極以后使用阻抗分析儀測量陶瓷的介電常數。圖1給出含銀10％的復合材料的介電常數，同時也給出了其他銀含量的介電常數值。

實施例2：