[發明專利]具備儲能、應變與寬介電溫區的多功能無鉛陶瓷及制備方法

有效

• 申請號: 201611201458.9
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106587986B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉國保;許積文;王華;周昌榮;袁昌來;饒光輝
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01G4/12
• 分類號: H01G4/12;C04B35/465;C04B35/468;C04B35/47;C04B35/515
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司 44220
• 代理人: 滕杰鋒

本發明公開了一種同時具備儲能、應變及寬介電溫區多功能共存的三元體系無鉛陶瓷及其制備方法，所述多功能無鉛陶瓷組份的化學通式可以用(1?x)[(1?y)BiAO₃?yMeTiO₃]?x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃所表示。其中：A為Sc、Y、In中的一種或兩種；Me為Ca、Sr、Ba中的一種或兩種；x、y表示摩爾分數；0.05≤x≤0.30；0.50≤y≤0.80。這種多功能無鉛陶瓷除了低污染外，還具備儲能、應變及寬介電溫區等多功能特性，相比于傳統的多組分集成方式具有更好的質量和體積效率，是一種新型的智能性材料。

技術領域

本發明屬于電子陶瓷材料領域，具體涉及一種同時具備儲能、應變與寬介電溫區的多功能無鉛陶瓷及其制備方法。

背景技術

高儲能密度電容器在脈沖功率電源、航空航天、新能源發電等領域應用非常廣泛。儲能陶瓷具有儲能密度高、充放電速度快(短至納秒)、抗循環老化、適用于高溫高壓等極端環境以及具有性能穩定的優點。通常的壓電材料因離子在電場中微動而產生場致應變，但這種普通壓電效應的電致變形很小，制約了該材料的實際應用。在200V/mm的電場下，一般的PZT系壓電陶瓷的應變不到0.02％。而且由于鉛對人體健康的不利影響，這些如今仍然廣泛使用的含鉛壓電材料，已經開始受到越來越多的限制。

寬介電溫區型的陶瓷電容器介電材料是重要的電子材料，幾乎可以應用于所有的電子工業中。在一些特殊的行業，常常會提出嚴格的溫度需求，特別是高達200℃以上的應用。普通產品可能不適合額定125℃以上的應用，基于Y5R，Y7R或Y8R電介質的電容，盡管可在200℃的高溫下應用，但其性能可能會有一定的衰減。目前公開的BaTiO₃基Y9R電容器陶瓷介電材料也難滿足這么高的工作溫度。

隨著功能材料和器件的不斷發展，期待在一種材料或器件中可以實現越來越多的功能，成為智能材料和器件。對于同時具備較好高儲能密度、高儲能效率，良好的電致應變，以及高穩定介電性能等多功能無鉛電子陶瓷，電子工業中存在廣泛的需求。

發明內容

針對上述背景，本發明提供一種同時具備儲能、應變及寬介電溫區多功能共存的三元體系無鉛陶瓷及其制備方法。這種多功能無鉛陶瓷除了低污染外，還具備儲能、應變及寬介電溫區等多功能特性，相比于傳統的多組分集成方式具有更好的質量和體積效率，是一種新型的智能性材料。

本發明中所述多功能無鉛陶瓷組份的化學通式可以用

(1-x)[(1-y)BiAO₃-yMeTiO₃]-x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃所表示。其中：A為Sc、Y、In中的一種或兩種；Me為Ca、Sr、Ba中的一種或兩種；x、y表示摩爾分數；0.05≤x≤0.30；0.50≤y≤0.80。

本發明中所述多功能無鉛陶瓷的制備方法，除了現有工藝步驟外，至少還包括將粉體原料按照化學通式(1-x)[(1-y)BiAO₃-yMeTiO₃]-x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃進行配料的步驟。其它后續步驟如加入分散劑球磨、球磨漿料干燥、過篩、煅燒、保溫合成粉體等皆可以采用現有工藝。

具體實施方式

為了詳細介紹本發明，在此給出一些具體的實施例，并提供了一些優選的工藝參數。

實施例1：成分為(1-x)[(1-y)BiScO₃-yBaTiO₃]-x(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃，其中x＝0.05，y＝0.50。主要制備步驟：