[發(fā)明專利]高儲(chǔ)能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料及制備和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310185574.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103288348A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈波;汪金文;翟繼衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C10/00
• 分類號(hào): C03C10/00;H01G4/12
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電介質(zhì)儲(chǔ)能材料及其制備方法，尤其是涉及一種高儲(chǔ)能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料及制備和應(yīng)用，屬于電介質(zhì)儲(chǔ)能材料領(lǐng)域。該材料能被用于儲(chǔ)能電容器材料，特別是在脈沖功率技術(shù)方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

高儲(chǔ)能密度、高耐壓陶瓷電容器是電子設(shè)備中常見(jiàn)的電子元件之一，在激光、雷達(dá)、移動(dòng)通訊及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為了滿足脈沖功率系統(tǒng)的小型化和高儲(chǔ)能密度的要求，各國(guó)材料工作者正積極探索研究具有高介電常數(shù)、低介電損耗和高耐壓強(qiáng)度的介質(zhì)材料，鈦酸鍶鋇基陶瓷材料近年來(lái)由于其優(yōu)異的介電性能在該領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。鈦酸鍶鋇基陶瓷材料具有介電常數(shù)調(diào)節(jié)方便、低的介電損耗和較高的電容溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。而且，隨著B(niǎo)a/Sr比的變化，鈦酸鍶鋇的居里溫度和介電常數(shù)可以在很寬的溫度范圍內(nèi)得到調(diào)節(jié)，這對(duì)介質(zhì)儲(chǔ)能材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

在鈦酸鍶鋇系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，一些學(xué)者對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的摻雜改性研究，如加入一些氧化物ZnO，MgO，Al₂O₃以及玻璃相，這些改性，改善了介電性能，進(jìn)而提高了儲(chǔ)能密度。還有一些學(xué)者采用包覆等表面修飾的手段提高材料的儲(chǔ)能性能。

為了進(jìn)一步提高儲(chǔ)能密度，人們對(duì)鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷進(jìn)行了廣泛的研究。Gorzkowski等研究了BaO-SrO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂體系中n(Ba)/n(Sr)對(duì)玻璃套系性能的影響，發(fā)現(xiàn)SrO減少有利于增加介電常數(shù)，但是Ba的增加卻使擊穿強(qiáng)度下降，并指明微觀組織中形成的枝狀晶體結(jié)構(gòu)是擊穿強(qiáng)度下降的原因。Oda等研究了該體系玻璃陶瓷的介電性能，指出鋁離子作為受體雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致接電損耗的增加。Yong?Zhang等研究了鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷的燒結(jié)溫度對(duì)儲(chǔ)能密度的影響，并得出界面極化是限制耐壓強(qiáng)度的主要因素。

申請(qǐng)?zhí)枮?01210254299.4的中國(guó)專利公布了一種鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料的制備方法，包括以下步驟：按(Ba_xSr_1-x)TiO₃-aAl₂O₃-bSiO₂配料，其中x＝0.4～0.6、(a+b)/(2+a+b)＝0.3～0.35、a/b＝0.5～1.0，經(jīng)球磨混料后烘干，高溫熔化；將高溫熔體澆注至金屬模具中，去應(yīng)力退火，然后經(jīng)切割得厚度為0.5～1.0mm的玻璃薄片；將玻璃薄片進(jìn)行受控析晶，得到玻璃陶瓷；將玻璃陶瓷在微波爐中進(jìn)行微波熱處理，制得高儲(chǔ)能密度的玻璃陶瓷電介質(zhì)。該方法簡(jiǎn)單，所制備的玻璃陶瓷材料儲(chǔ)能性能有較大提高，耐擊穿場(chǎng)強(qiáng)較高，但是該專利所制備的玻璃陶瓷材料的介電常數(shù)較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高儲(chǔ)能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料及制備和應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種高儲(chǔ)能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料，所述的高儲(chǔ)能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料的化學(xué)成分符合化學(xué)通式100wt％(Ba_xSr_1-xTiO₃-aAl₂O₃-bSiO₂)+y?wt％(Ba_xSr_1-x)TiO₃，其中，x＝0.4～0.6、(a+b)/(2+a+b)＝0.3～0.35、a/b＝0.5～1.0、y＝0～200，元素右下角的數(shù)字代表各對(duì)應(yīng)元素的摩爾比。

作為優(yōu)選，所述的100wt％(Ba_xSr_1-xTiO₃-aAl₂O₃-bSiO₂)+y?wt％(Ba_xSr_1-x)TiO₃中，y＝100～200。

一種高儲(chǔ)能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲(chǔ)能材料的制備方法，包括以下步驟：