[發明專利]一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110071126.8
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112898015A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 蒙科;李文華
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622;C04B41/90
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊小紅

本申請屬于電介質材料技術領域，尤其涉及一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法和應用。本申請提供了一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料，具有式Ⅰ結構；所述式Ⅰ為Ba_xLa_ySn_zTi_1?zO₃；式Ⅰ的x范圍為0.9775～1；式Ⅰ的y范圍為0～0.045。式Ⅰ的z范圍為0.1～0.11。本申請提供非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料的制備方法，包括：將鈦源、錫源、鋇源和鑭源混合球磨，得到粉料；將所述粉料加熱反應，得到合成料；將所述合成料進行成型處理，得到坯體；將所述坯體排膠和燒結后，得到具有式Ⅰ結構的材料。本申請提供的材料，能有效解決現有的電介質材料存在的儲能密度低，不環保的技術缺陷。

技術領域

本申請屬于電介質材料技術領域，尤其涉及一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法和應用。

背景技術

電子工業作為電子信息產業的核心每年的全球銷售總額在數萬億元以上。以電子元器件為代表的半導體行業又是電子工業的支柱。電容器、電感器、電阻器作為最基本的電子元器件，在實現功能復雜的電路系統、計算機系統中起著非常重要的作用。電容器作為儲能元件被廣泛應用于濾波、放大、諧振電路之中。眾所周知，不同的材料以及不同的表現形態(固體、液體、氣體)會呈現出不同的性質。不同組分也即在不同相結構下也會有不同的功能。固體材料可大致分為晶體和非晶體材料。晶體材料是以晶胞作為最小單位重復排列而成的。而以鈣鈦礦結構為基礎的晶胞的材料會呈現出很多優異的電學性質，例如壓電效應(正壓電效應：對晶體施加外力會在晶體的表面出現電荷；逆壓電效應：對壓電晶體施加電信號，壓電晶體會出現對伸縮效應)，鐵電效應(電介質存在自發極化而且隨著外界電場的作用，電介質內部的疇會跟隨外電場的變化而變化)。正是由于鐵電陶瓷這種獨特的性質使得它們被廣泛應用于電介質儲能。

現有的一些電介質材料的儲能密度不高，而且許多具有優異儲能性質的材料是鉛基材料。而鉛基材料對生態環保和人的健康不利。因此，研發一種儲能密度高、不含鉛的鐵電陶瓷材料是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法和應用，能有效解決現有的電介質材料存在的儲能密度低，不環保的技術缺陷。

本申請第一方面提供了一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料，具有式Ⅰ結構；

Ba_xLa_ySn_zTi_1-zO₃ 式Ⅰ；

所述式Ⅰ的x范圍為0.9775～1；

所述式Ⅰ的c范圍為0～0.045；

所述式Ⅰ的c范圍為0.1～0.11。

另一實施例中，

所述式Ⅰ的x為0.985；

所述式Ⅰ的y為0.015；

所述式Ⅰ的z為0.1.

另一實施例中，所述非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料的儲能密度范圍為0.38～2.14J/cm³，所述非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料的儲能效率范圍為67.6％～79.8％。

本申請第二方面提供一種非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料的制備方法，包括：

將鈦源、錫源、鋇源和鑭源混合球磨，得到粉料；

將所述粉料加熱反應，得到合成料；

將所述合成料進行成型處理，得到坯體；

將所述坯體排膠和燒結后，得到具有式Ⅰ結構的非化學計量比無鉛鐵電陶瓷材料。

另一實施例中，