一种储能效率加强高储能无铅铁电陶瓷材料及其制备方法   0    0

本发明涉及功能材料与器件领域，针对现有储能陶瓷材料的击穿场强和有效储能密度较低的问题，公开了一种储能效率加强高储能无铅铁电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷的化学组成为(1‑x)NaNbO3‑xCaTiO3，其中0.15≤x≤0.9。作为优选，所述x=0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。首次将钙钛矿结构的CaTiO3引入到铌酸钠基陶瓷中进行掺杂改性，达到高击穿场强的同时获得高储能密度高效率，不但拓展了掺杂改性的研究方向，而且制备出了一种有应用前景的无铅储能陶瓷材料。

1.一种储能效率加强高储能无铅铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该陶瓷的化学组成为(1‑x)NaNbO3‑xCaTiO3，其中0.15≤x≤0.9；
包括以下制备步骤：
（1）一次配料：以Na2CO3粉体、Nb2O5粉体、CaCO3粉体、TiO2粉体为原料，按照通式NaNbO3和CaTiO3中的Na、Nb、Ca和Ti的化学计量分别进行配料，得到混合物；
（2）一次球磨：向上述混合物中加入与混合物等量的无水乙醇，持续球磨，使粉体混合均匀形成浆料；
（3）烘干：将上述浆料置于78‑80℃的恒温烘箱中烘烤，去除无水乙醇，并在研钵中研磨，得到粉料；
（4）压片预烧：将NaNbO3和 CaTiO3粉料置于模具中预压成料块，将料块预烧；NaNbO3预烧温度为800‑850℃，保温时间2‑4h，CaTiO3预烧温度为1075‑1125℃，保温时间2‑4h；
（5）二次配料：以一次配料的NaNbO3和CaTiO3，按照通式(1‑x)NaNbO3‑xCaTiO3进行化学计量配料；
（6）二次球磨：将二次配料的粉体在研钵中，经碾碎研磨后得到初级粉料，向得到的初级粉料中加入与初级粉料等量的无水乙醇，持续球磨，使粉体混合均匀形成浆料；
（7）烘干：将上述浆料置于恒温烘箱中烘烤，去除无水乙醇，并在研钵中研磨成粉料；
（8）将得到的预制粉料过筛，将聚乙烯醇溶液及蒸馏水作为粘合剂掺入粉料造粒成型，压片制成生胚，排胶，烧结成瓷，烧结温度为1125‑1175℃，保温时间2‑4h；并将得到的陶瓷片进行减薄抛光处理，置于炉中高温处理，上下表面分别溅射金电极，得到所述的储能效率加强高储能无铅铁电陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述x= 0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，
0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（1）中，配料所用的Na2CO3粉体、Nb2O5粉体、CaCO3粉体、TiO2粉体的纯度大于99%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）中，一次球磨过程中：球磨时间为12‑24h；上述步骤（6）中，碾碎研磨时间为30‑40min，持续球磨时间为12‑24h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（8）中，掺入的聚乙烯醇溶液与粉料质量相同，聚乙烯醇溶液质量浓度为8‑10%，掺入的蒸馏水的质量是粉料质量的2‑
5%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（8）中，排胶过程：在550‑600℃的温度下排胶，煅烧5‑10h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤（8）中，高温处理过程：温度为550‑600℃，保温时间2‑4h。