[發明專利]一種介電晶體二水合硼酸扁桃酸鈉鹽及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201110262168.6
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102560651A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 孫志華;羅軍華;金成國;陳天亮;洪茂椿
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種有機/無機復合的新型介電晶體二水合硼酸扁桃酸鈉鹽(分子式為C₃₂H₂₈Na₂B₂O₁₄)及其制備方法和用途，屬于光電子功能材料技術領域中的人工晶體材料領域。

背景技術

隨著電子工業設備和大規模集成電路的迅速發展，在介電材料領域中廣泛使用的電容器開始朝著高儲能、小型化以及有利于環保等方向邁進。開發具有獨特的介電性能，同時具有較高機械強度和可加工性的介電材料成為介電領域的研究熱點之一。對應用在電子領域的介電材料，除了其介電性能滿足需求外，還需要材料盡可能滿足如下的要求：良好的熱學穩定性和熱傳導性；適宜的機械強度和加工度；易于圖形化和腐蝕，同時能夠兼容后續復雜的器件加工程序等。迄今為止，在尋找新的介電材料和改進已有材料的性能，以及解決在后續加工過程中的工藝集成、匹配兼容等方面還有很多的工作要做。

當前對介電材料的研究主要集中在兩個方面，一是發展具有高介電常數、高介電強度的介電材料，在這方面已有大量的文獻報道；二是開發具有較高的耐熱性能、良好的力學與機械強度、低的介電損耗和超低介電常數的新型材料。對于典型的無機材料如陶瓷、玻璃等而言，常存在著脆性大、加工溫度高、后續處理工藝復雜的弊端，與不斷發展的電路集成加工技術難以兼容；而傳統的有機材料在熱學、電學和機械性能等方面存在一定的劣勢，而且其儲能密度在短時期內很難得到更大的提高。因此，兼具良好機械性能和介電性能的有機/無機復合材料在該領域開始得到人們的廣泛關注。

其中，有機/無機雜化的硼酸鹽化合物引起了人們的興趣，這主要是由于通過分子設計和調控，此類材料可以有效地結合有機組分和無機組分的性能優勢。該類化合物除了具備良好的介電性能外，還可能呈現出新穎的性質，可以實現多功能的復合型材料。本發明所涉及到的二水合硼酸扁桃酸鈉鹽的分子式為C₃₂H₂₈Na₂B₂O₁₄，單斜晶系，空間群為C2。考慮到晶體對稱性對介電性質各向異性的影響，為測定各不同軸向的介電常數，我們采用溶液降溫法獲得了大尺寸單晶。對晶體介電性質的研究結果表明：該晶體具有低的介電常數和較小的介電損耗，以及良好的熱穩定性和可加工性，在介電領域具有潛在的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于公開一種有機/無機復合的新晶體二水合硼酸扁桃酸鈉鹽及其制備方法和用途，具體的技術方案如下：

C₃₂H₂₈Na₂B₂O₁₄的合成在溶液中進行，選擇扁桃酸(C₈H₈O₃)、硼酸(H₃BO₃)和氫氧化鈉(NaOH)作為原料，三種反應物的摩爾比為2∶1∶1，制備過程中采用水作為溶劑。反應方程式如下：

8C₈H₈O₃+4H₃BO₃+4NaOH＝2C₃₂H₂₈Na₂B₂O₁₄+11H₂O

將C₈H₈O₃和H₃BO₃按化學計量比混合溶解在水中，然后向溶液中緩慢加入NaOH，整個過程為明顯的放熱反應。待反應完全后，蒸發溶劑可獲得初原料。

采用溶液降溫法制備晶體，具體的實驗過程如下：

利用重結晶的方法提純初原料，采用自發成核的方法獲得小晶粒。提純后的原料溶解在水/乙腈中(體積比為1∶1)。配制45℃的飽和溶液，在47～48℃的溫度下過熱處理，然后緩慢降溫至飽和點引入晶粒，降溫速率設為0.2℃/天，經過20天左右的時間，可以獲得具有規整的外觀形貌、良好透明度和高質量的晶體。