[發(fā)明專利]一種高儲能密度高溫度穩(wěn)定性介電玻璃陶瓷復合材料及其制備方法有效

申請?zhí)枺?/td>	201210519413.1	申請日：	2012-12-06
公開（公告）號：	CN103848573A	公開（公告）日：	2014-06-11
發(fā)明（設計）人：	杜軍;周毅;張慶猛;羅君;唐群;韓東方;周昊	申請（專利權）人：	北京有色金屬研究總院
主分類號：	C03C10/02	分類號：	C03C10/02;H01G4/08
代理公司：	北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100	代理人：	程鳳儒
地址：	100088 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種高儲能密度溫度穩(wěn)定性玻璃陶瓷復合材料及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發(fā)明涉及一種高儲能密度高溫度穩(wěn)定性介電玻璃陶瓷復合材料及其制備方法。

背景技術

在現(xiàn)代社會中，隨著科技進步的加速與人類需求的增加，高壓設備如脈沖功率系統(tǒng)，心臟起搏器，混合電動汽車，同步輻射源等對其儲能單元提出了新的要求：即朝著小型化與輕型化的方向發(fā)展。為了實現(xiàn)這一迫切需求，具有高耐壓、高儲能密度的電容器扮演著重要的角色，而決定電容器性能的核心是開發(fā)出具備高耐壓、高儲能密度的介電材料。

由于電介質的儲能密度與其介電常數(shù)和電場強度的平方成正比例關系，由此而知兼具高介電常數(shù)與高擊穿電場強度特性的電介質材料將具備高儲能密度的特質。對于燒結陶瓷，其具有耐高溫、耐磨損、不易老化變質的特點，而且其內部的鐵電晶體具有高介電常數(shù)的特性，因此被廣泛用于制造高儲能電容器的電介質。但是由于燒結陶瓷電介質內部本身存在的孔隙、晶界缺陷等微觀形貌，使得陶瓷電容的耐電壓能力受到限制。與前者相比，玻璃陶瓷介電材料是一種很好的用于生產高儲能電容器的電介質材料。玻璃陶瓷介電材料是先通過高溫熔融與快速冷卻的方法制得透明玻璃，然后通過可控結晶技術使得鐵電晶體顆粒形核與結晶，形成鐵電晶體顆粒均勻分布于玻璃基體的一種新型介電復合材料。由于玻璃陶瓷這種復合材料中的鐵電晶體顆粒提供了高介電常數(shù)，而且無孔致密玻璃基體具有耐高電壓的特點，使得這種介電玻璃陶瓷兼具高介電常數(shù)與高擊穿場強的優(yōu)點，進而使這種復合介電材料具備相當高的儲能密度。

對于在高壓的環(huán)境下使用的電容器，內部的電介質在高電壓下會產生急劇的熱效應，盡管人們采取了各種措施導出儲能電容器散發(fā)的熱量，但其內部的溫度仍然會高于室溫。依據(jù)高壓電容器行業(yè)標準，介電材料的電容值需要在-30℃～80℃溫度范圍內考核。傳統(tǒng)燒結陶瓷介電材料，如專利文獻(CN?102101775A)所給出的陶瓷介質，其電容在-30℃～80℃溫度范圍內的變化介于9.3～-8.0的范圍，其耐直流場強局限于12kV/mm附近。可以看到，該專利文獻中所給出的陶瓷介質材料其電容值在-30℃～80℃溫度范圍內的變化還比較大，而且其耐壓仍然處于較低的水平，不能很好的滿足高壓電容器的需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種高儲能密度高溫度穩(wěn)定性介電玻璃陶瓷復合材料，該介電玻璃陶瓷復合材料適合用于高壓電容器介質。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述介電玻璃陶瓷復合材料的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種高儲能密度高溫度穩(wěn)定性介電玻璃陶瓷復合材料，該介電玻璃陶瓷復合材料所含的化學組分為a?PbO-b?BaO-c?Na₂O-d?Nb₂O₅-e?SiO₂-fR₂O₃，其中a、b、c、d、e、f表示各組分之間的摩爾比例，分別為0≤a≤7.1，6.2≤b≤17.1，15.5≤c≤17.1，29.7≤d≤34.3，31≤e≤38.5，0≤f≤3，R為La、Ce、Pr、Sm和Lu中的一種。

一種所述的介電玻璃陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)以分析純級的PbO、BaCO₃、Na₂CO₃、Nb₂O₅、SiO₂和R₂O₃的粉末為原料，嚴格按照a?PbO-b?BaO-c?Na₂O-d?Nb₂O₅-e?SiO₂-f?R₂O₃的比例配料混合，將混合粉末在行星球磨機中加入球磨介質研磨12h，然后將球磨好的原料置于鉑坩堝中在1500℃保溫3h；