[發明專利]一種鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲能材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410010280.4
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103833225A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 翟繼衛;張文琴;汪金文;沈波
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00;C03B32/02;H01G4/12
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明屬于電介質儲能材料領域，尤其是涉及一種鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲能材料的制備方法。?

背景技術

具有高儲能密度、高耐壓性能的陶瓷電容器是電子設備中常見的電子元件之一，在激光、雷達、移動通訊及航空航天等領域得到廣泛的應用。為了滿足脈沖功率系統的小型化和高儲能密度的要求，各國材料工作者正積極探索研究具有高介電常數、低接電損耗和高耐壓強度的介質材料，鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷材料近年來由于其優異的介電性能在該領域引起了廣泛的關注，鋇硼鋁硅無堿玻璃據報道有著很高的耐擊穿場強。玻璃陶瓷是采用玻璃的制備方法將氧化物熔融成玻璃態，然后再在一定溫度下熱處理使玻璃析晶，進而得到玻璃和陶瓷的復合體。和傳統鈦酸鍶鋇材料相比，鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷具有一些明顯的優勢，如能夠使得很微小的鈦酸鍶鋇晶粒均勻分布在能耐高壓的玻璃基體里，且樣品非常致密。?

Xiangrong?Wang等研究了鈦酸鋇陶瓷中添加玻璃后對介電擊穿性能的影響，研究表明，隨著玻璃含量的增加，晶粒明顯減小，且驗證了擊穿場強與晶粒內部與晶界間激活能的差值的關系。Jichun?Chen等研究了Ba/Sr對鈦酸鋇基玻璃陶瓷的介電性能以及微觀結構的影響，結果表明Ba/Sr增大促進BaTiO₃和BaAl₂Si₂O₈的析出，從而導致因為BaTiO₃、BaAl₂Si₂O₈以及玻璃基體之間熱膨脹系數的差異而導致的微裂紋，此外Ba/Sr增大利于析出枝狀晶，故Ba/Sr的增大提高介電常數的同時降低了介電擊穿場強。Jinwen?Wang等研究了一系列鈦酸鍶鋇基玻璃添加不同含量的鈦酸鍶鋇后進行燒結析晶，分析了其對微觀結構及介電性能的影響。此外還有許多學者進行了玻璃陶瓷體系內參雜對儲能性能的研究，徐超等采研究了摻雜Ag⁺對鈦酸鍶鋇基玻璃儲能特性的影響。Xiangrong?Wang等研究了AlF₃不同參雜濃度對鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷的微觀結構和儲能特性的影響。?

申請專利號為201210254299.4的中國專利公布了一種鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲能材料的制備方法，其配料為(Ba_xSr_1-x)TiO₃-aAl₂O₃-bSiO₂，其中x＝0.4～0.6、(a+b)/(2+a+b)＝0.3～0.35、a/b＝0.5～1.0，采用高溫熔融冷卻法制得玻璃塊后，進行切片，受控吸進得到樣品。該方法簡單，所制備的玻璃陶瓷材料儲能性能有較大提高，但是該專利所制備的玻璃陶瓷材料的耐擊穿場強較低。?

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高玻璃陶瓷的耐擊穿場強的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲能材料的制備方法。?

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：?

一種鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲能材料的制備方法，采用以下步驟：?

(1)以BaCO₃、SrCO₃、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃為原料，按xmol％(Ba_0.4Sr_0.6)TiO₃-y?mol％(Ba-B-Al-Si-O)配料，其中x+y＝100，Ba-B-Al-Si-O無堿玻璃成分按摩爾百分比為12％BaO、63％SiO₂、16％B₂O₃、9％Al₂O₃，經球磨混料后烘干，高溫熔化；?

(2)將步驟(1)所得的高溫熔體澆注至金屬模具中，去應力退火，然后經切割獲得厚度為0.8～1.2mm的玻璃薄片；?

(3)將步驟(2)制得的玻璃薄片進行受控析晶，得到玻璃陶瓷；?

(4)將步驟(3)得到的玻璃陶瓷在微波爐中進行微波熱處理，制備得到高儲能密度的鈦酸鍶鋇基玻璃陶瓷儲能材料。?

作為優選的實施方式，BaCO₃和SrCO₃的摩爾數之和按摩爾量計過量1.1～1.3倍。?