[发明专利]一种宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料及其制备方法，称取氧化银、五氧化二铌和氧化铋，混合后一次球磨，将球磨得到的混合料依次进行烘干、研磨、过筛；然后将过筛后的混合料进行预烧，预烧结束后自然冷却到室温；然后二次球磨并烘干得到预制粉料；将预制粉料研磨并过筛得到筛选粉料，然后向筛选粉料中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀得到造粒后的粉料；将造粒后的粉料静置，然后放入模具中，压成坯件；将坯件在纯氧条件下进行烧结，烧结结束后冷却，出炉得到烧结陶瓷片；将烧结陶瓷片打磨后晾干，在其上下表面涂覆银浆，然后煅烧，煅烧后冷却，即得到宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料。

技术领域

本发明涉及高储能密度铌酸银基反铁电陶瓷材料领域，具体涉及一种宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料及其制备方法。

背景技术

介电电容器是一种简单、便利的电能存储技术。该存储技术具有高的功率密度(～GW/kg)、非常长的循环次数(10⁶)、以及充电和放电速度快(～ns)的特点。特别适合作为需求高功率的脉冲电子器件，进而应用于军事装备如：电热激发炮、轨道炮、高能护盾、激光聚变系统等，医疗设备如：心脏除颤器、激光手术等。近年来，介电电容器在光缆损伤探测、电动汽车、石油天然气勘探等领域也显示出广阔的应用。然而，基于对电子装置体积小型化的需求。人们迫切期望找到一种展现高存储密度的介电材料。反铁电材料是电介质材料的一种。反铁电材料因其电场诱导的可逆的反铁电与铁电相变行为，因而有望突破当前商用的一些聚合物电容器的储能瓶颈(1J/cm³)。并且为应对全球日益剧增的大气污染状况和人类健康所面临的潜在威胁。这种材料“绿色环保”。铌酸银是已知的少数几种反铁电材料，但是其低的能量存储特性，制约了其潜在的应用。除此之外，介电电容器的一个最基本的功能，就是作为电气绝缘材料。在实际应用中，该类材料对很多性能指标有一定的要求，其中一项就是在工作温度范围内的，介电常数或电容率的温度稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的成分及工艺步骤简单、易于操作、重复性好，可以应用于对温度稳定性有高要求的介电电容器以及高功率脉冲介电储能器件上，具有重大的经济价值。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料，所述的铌酸银基反铁电材料公式为(Ag_1-3xBi_x)NbO₃，其中x为摩尔百分比，且0＜x≤0.13。

一种宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照铌酸银基反铁电材料公式称取Ag₂O、Nb₂O₅和Bi₂O₃原料，将称取的原料混合后一次球磨，将球磨得到的混合料依次进行烘干、研磨、过筛；然后将过筛后的混合料进行预烧，预烧结束后自然冷却到室温；然后二次球磨并烘干得到预制粉料；

步骤二：将步骤一得到的预制粉料研磨并过筛得到筛选粉料，然后向筛选粉料中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀得到造粒后的粉料；

步骤三：将步骤二得到的造粒后的粉料静置，然后放入模具中，压成坯件；

步骤四：将步骤三得到的坯件在纯氧条件下进行烧结，烧结结束后冷却，出炉得到烧结陶瓷片；

步骤五：将步骤四得到的烧结陶瓷片打磨后晾干，在其上下表面涂覆银浆，然后煅烧，煅烧后冷却，即得到宽温区介电稳定性和高储能密度的铌酸银基反铁电材料。