[發明專利]含NaNbO3相的Na2O-Nb2O5-SiO2高介電常數儲能玻璃陶瓷及制備方法

在審

• 申請號: 201910021942.0
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109626828A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 蒲永平;彭鑫;師裕;張磊
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00;C03B19/02
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

本發明涉及一種含NaNbO₃相的Na₂O?Nb₂O₅?SiO₂系統的高介電常數儲能玻璃陶瓷材料及其制備方法，該微晶玻璃材料是由玻璃相和晶相經混合、熔融、冷卻成型、退火及晶化熱處理制得的；其中，按摩爾百分數計，玻璃相占0.1%，余量為晶相；晶相是由摩爾比為1：1的Na₂CO₃、Nb₂O₅加熱熔融得到的。本發明制得的鈮酸鈉基儲能微晶玻璃材料介電損耗低，本發明加入的Na₂CO₃，不僅對鈮酸鉀鈉系統調節晶相組成，并且對于析晶過程有一定的促進作用，形成利于高儲能密度的NaNbO₃相，最終得到高儲能密度玻璃陶瓷材料。

技術領域

本發明涉及玻璃陶瓷材料領域及其制備方法，特別涉及一種含NaNbO₃相的Na₂O-Nb₂O₅-SiO₂系統的高介電常數儲能玻璃陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

近年來，脈沖技術的發展以及更高的應用需求對材料的耐電擊穿與儲能性能提出了更加嚴苛的要求。反鐵電體在高壓下由于具有反鐵電-鐵電相變，因此可以得到高的介電常數。玻璃材料由于其致密的結構而具有高的擊穿強度。玻璃陶瓷主要以對玻璃基體進行熱處理，使玻璃基體內部產生晶相，從而得到具有高擊穿場強的玻璃相與高介電常數的晶相兩者相互協調匹配的電容器，最終使得材料具有較大的儲能密度。

目前，為了實現材料的無鉛化，鈮酸鹽玻璃陶瓷是儲能玻璃陶瓷的熱點研究，但大多圍繞鈮酸鍶鋇玻璃粉體或陶瓷展開研究。ABO3型的鈣鈦礦晶體結構是一種穩定且應用廣泛的晶型是典型鐵電體，不僅在鐵電、壓電、熱釋電方面有較多的研究，還在光催化、儲能方面有更為新穎的研究關注熱度。NaNbO₃陶瓷具有較高的介電常數，但是由于陶瓷材料不致密而含有較多的氣孔，因此具有較低的擊穿強度。玻璃陶瓷具有較高的致密性，而且，相比于其他復雜的體系，NaNbO₃相易于在熱處理過程中得到。根據線性電介質的儲能密度計算公式，為了使玻璃陶瓷材料具有較高的儲能密度，長時間的熱處理得到含量較多的晶相是一種解決辦法。因此，在Na₂O-Nb₂O₅-SiO₂系統玻璃陶瓷材料中較多的形成NaNbO₃相容易得到高儲能密度的復合材料。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種含NaNbO₃相的Na₂O-Nb₂O₅-SiO₂系統玻璃陶瓷材料及其制備方法，該方法原料高度均勻反應，利用率高，且制得的玻璃陶瓷材料，具有高的擊穿場強、高的介電常數。

為實現上述目的，本發明玻璃陶瓷采用的技術方案是：

是由摩爾比為49.95,49.95,0.1的Na₂CO₃、Nb₂O₅、SiO₂配方經混合熔融、成型、退火及晶化處理制得的。

本發明玻璃陶瓷材料的制備方法采用的技術方案是，包括如下步驟：

1）按照49.95,49.95,0.1的摩爾比稱取Na₂CO₃，Nb₂O₅以及SiO₂并混合；

2）將步驟1）中的混合物加熱直至形成混合均勻的熔體；將熔體倒入模具成型，得到玻璃樣品，再對玻璃樣品進行退火處理；