[发明专利]一种固态脉冲形成线储能介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态脉冲形成线储能介质材料及其制备方法，尤其是一种以钛酸锶钡为基的固态脉冲形成线储能介质材料及其制备方法，属于功能陶瓷领域。

背景技术

随着脉冲功率技术的发展，脉冲功率系统小型化、轻型化成为一个新的发展方向。脉冲形成线作为脉冲功率系统中重要的储能部件，其储能密度的提高有着重要意义。目前脉冲形成线主要采用变压器油或者去离子水作为储能介质，体积庞大，很难满足脉冲功率系统小型化的要求。采用高介电常数的固态介电材料作为脉冲形成线的储能介质可以有效地减小脉冲形成线的体积。Ba_xSr_1-xTiO₃铁电陶瓷由于具有高的介电常数和较低的介电损耗，成为固态脉冲形成线储能介质最有希望的候选材料之一。然而其相对较低的击穿场强(～10kV/mm)限制了它的应用。

因此，提供一种具有高的击穿场强，高的介电常数以及低的介电损耗的储能陶瓷材料及其制备方法，就成为该技术领域急需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有高的击穿场强，高的介电常数以及低的介电损耗的钛酸锶钡基固态脉冲形成线储能介质材料。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种固态脉冲形成线储能介质材料，其特征在于：它的组成和配比为70～90wt％的Ba_0.4Sr_0.6TiO₃和10～30wt％的纳米MgO。

本发明的另一目的是提供一种上述钛酸锶钡基固态脉冲形成线储能介质材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种固态脉冲形成线储能介质材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)采用传统固相反应法合成Ba_0.4Sr0.6TiO₃粉；

(2)按照Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉为70～90wt％，纳米MgO粉为10～30wt％的配比，将纳米MgO粉添加到步骤(1)制备的Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉中，以乙醇作为分散剂，采用玛瑙磨球，球磨24h，在90℃烘箱中烘干，得粉体；

(3)将步骤(2)所得粉体经过冷等静压，压制成直径为20mm，厚度2mm的试样，将试样在空气气氛中烧结，制得储能介质材料。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤(1)采用传统固相反应法合成Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉，选取分析纯的化学试剂BaCO₃、SrCO₃和TiO₂，按Ba_0.4Sr_0.6TiO₃配料，球磨24h，烘干，在1150℃煅烧4h，得到Ba_0.4Sr_0.6TiO₃粉。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的纳米MgO粉的粒度为30-100nm。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤(3)中，所述的冷等静压的压制压力为200Mpa。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤(3)中，所述的烧结为在1420℃下烧结4h。

本发明的优点是，通过在钛酸锶钡中添加一定量的纳米MgO(粒度为30-100nm)，增加钛酸锶钡的烧结活性，使得材料的致密度提高到98.5％以上，同时抑制钛酸锶钡晶粒的长大，使得晶粒细化到1～2微米，介电常数保持在260～500，介电损耗降低到在4～6×10^-4左右，脉冲击穿场强提高到24～45kV/mm，储能密度提高到0.67～1.14J/cm³。很好的满足了固态脉冲形成线储能介质材料的应用要求，非常适合制作固态脉冲形成线储能介质。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明