[发明专利]高铁电稳定性兼具超快速充放电、高储能效率的钛酸铋钠基陶瓷材料及制备方法

权利要求书

1.一种高铁电稳定性兼具超快速充放电、高储能效率的钛酸铋钠基陶瓷材料，其特征在于：该陶瓷材料的通式为(1-x)Na_0.5Bi_0.5TiO₃-xCaTiO₃，式中x代表CaTiO₃占总物质量的摩尔比，x的取值为0.1～0.25；该陶瓷为纯的钙钛矿结构，介电击穿场强为140～160kV/cm，极化强度为18.4～20.1μC/cm²，剩余极化强度为0.4～2.1μC/cm²。

2.根据权利要求1所述的高铁电稳定性兼具超快速充放电、高储能效率的钛酸铋钠基陶瓷材料，其特征在于：x的取值为0.2，所述陶瓷材料为菱方相R3c纯钙钛矿结构，介电击穿强度为160kV/cm，极化强度为19.8μC/cm²，储能密度为1.26J/cm³，储能效率为91.3％，在10～500Hz频率范围内性能稳定，循环1～10000次性能稳定。

3.一种权利要求1所述的钛酸铋钠基陶瓷材料的制备方法，其特征在于由下述步骤组成：

(1)配料

按照(1-x)Na_0.5Bi_0.5TiO₃-xCaTiO₃的化学计量，分别称取纯度为98％的TiO₂、纯度为99％的CaCO₃、纯度为98.9％的Bi₂O₃、纯度为99.8％的Na₂CO₃；将称取的所有原料混合均匀后装入尼龙罐中，以锆球为研磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨18～24小时，分离锆球，将原料混合物在80～100℃下烘干24～36小时，用研钵研磨，过80～100目筛；

(2)预烧

将步骤(1)所得原料混合物置于石英坩埚中，用研磨棒压实，加盖，850～900℃预烧3～4小时，自然冷却至室温，用研钵研磨，得到预烧粉；

(3)二次球磨

将预烧粉装入尼龙罐中，以锆球为研磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨18～24小时，分离锆球，将预烧粉在80～100℃下烘干24～36小时，用研钵研磨，过180～200目筛；

(4)压片

将过180～200目筛后的预烧粉用粉末压片机压制成圆柱状坯件，然后在200～300MPa的压力下进行冷等静压15～20分钟；

(5)无压密闭烧结

将圆柱状坯件放在氧化锆平板上，将氧化锆平板置于氧化铝密闭匣钵中，以2～5℃/分钟升温至1160～1190℃，烧结1.5～3小时，随炉自然冷却至室温，制备成钛酸铋钠基陶瓷材料。