[發明專利]一種獲得寬溫域高介電常數的三弛豫態鐵電陶瓷的方法

有效

• 申請號: 202110520455.6
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113149638B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 高景暉;劉泳斌;徐靖喆;鐘力生
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622;H01G4/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明涉及一種獲得寬溫域高介電常數的三弛豫態鐵電陶瓷的方法，屬于電子陶瓷材料技術領域。本發明確定摻雜了離子的鈦酸鋇體系為BC_yTS_x，其中，x、y分別指的是BaSnO₃、CaTiO₃所占BC_yTS_x整體的物質的量的百分比；按摻雜離子百分比從小到大的順序設計鈦酸鋇系陶瓷材料；制備鈦酸鋇系陶瓷材料并進行Curie?Weiss擬合；對鈦酸鋇系陶瓷材料進行分析，找到鈦酸鋇系陶瓷材料的單斜相、正交相和菱形相的多相共存區域，當有鈦酸鋇系陶瓷材料同時具備弛豫特性和多相共存區域，此時對應弛豫相變點和三臨界點的鈦酸鋇系陶瓷材料組成成分即為三弛豫態鐵電陶瓷材料。本發明在鐵電陶瓷材料領域具有普遍性。

本申請要求于2020年6月24日提交中國專利局、申請號為 CN202010595518X、發明名稱為“一種獲得寬溫域高介電常數的三弛豫態鐵電陶瓷的方法”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明涉及電子陶瓷材料領域，尤其涉及一種獲得寬溫域高介電常數的三弛豫態鐵電陶瓷的方法。

背景技術

鐵電體是電氣功能材料中的一個重要的組成部分，由于其優良的介電性能、機電性能、電卡效應，使其在電子和電氣設備中得到了廣泛的應用，例如儲能電容器，固態冷卻裝置等。隨著高儲能密度設備和先進鐵電制冷器件的迅速發展，對新型鐵電材料的需求也越來越高，要求其擁有高介電常數的同時，仍保持著良好的溫度穩定性以適應不穩定的環境溫度，但這兩種性能很難在一種材料中同時出現。高介電常數常常出現在相變溫度附近，但介電常數在溫度遠離相變溫度時迅速下降，因此這種材料的溫度穩定性很差。例如BaTiO₃，他的最大介電常數為10000，但只在溫度接近3K時才會出現。這些使得材料的高介電性能和溫度穩定性之間的相互平衡似乎很難克服。

目前常用來實現高介電性能和溫度穩定性的平衡的手段是使用弛豫鐵電體，其結構和性能不同于常見的鐵電材料，弛豫鐵電體有著極性納米區而非宏觀鐵電疇，并且弛豫鐵電體會經歷弛豫相變，這些使得其結構在本質上是分散的，因此其擁有一個很寬的介電常數峰，這個峰跨過了弛豫相變，這使得弛豫鐵電體有著良好的溫度穩定性。然而，由于鐵電體的性質，在提升溫度穩定性的同時，介電常數值勢必會有所下降，這種情況常見于 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，(Ba，Ca)(Ti，Hf)O₃，K_0.5Na_0.5NbO₃-BaTiO₃體系中。另外一種巨介電常數的材料似乎解決了高介電常數和溫度穩定性這一問題，但這一材料的介電損耗高(10～300％)，擊穿場強低(1～8KV/cm)，這使得其很難在儲能材料和電熱材料中進行應用。因此，目前缺少一種有效的材料，在擁有寬溫域高介電常數的同時能夠在工業領域進行使用。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種獲得寬溫域高介電常數的三弛豫態鐵電陶瓷的方法，使得陶瓷材料擁有寬溫域和高介電常數。

為實現上述目的，本發明提供了一種獲得寬溫域高介電常數的三弛豫態鐵電陶瓷的方法，包括以下步驟：

S100、確定摻雜了離子的鈦酸鋇體系為(Ba_1-yCa_y)(Ti_1-xSn_x)O₃，其中，x、 y分別指的是BaSnO₃、CaTiO₃所占(Ba_1-yCa_y)(Ti_1-xSn_x)O₃整體的物質的量的百分比；

S200、按所述摻雜離子百分比從小到大的順序設計鈦酸鋇系陶瓷材料樣品；