[发明专利]一种巨介电低损耗钛酸锶钡陶瓷及其制备方法

说明书

本文公开了一种巨介电低损耗钛酸锶钡陶瓷，其化学通式为Ba_1‑xSr_xTiO₃，其中x为Sr的摩尔数，x的范围为0x≤0.3。此外还公开了上述钛酸锶钡陶瓷的制备方法。本发明方法制备得到的钛酸锶钡陶瓷提高了钛酸钡陶瓷产品的介电常数，同时也降低了钛酸钡陶瓷产品的损耗，实现了钛酸钡陶瓷体系的突破，从而有效提高了钛酸钡陶瓷产品的储能密度及综合性能，拓展了其作为高压储能介电材料的应用领域，能够极大地促进该体系材料的推广和应用。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种巨介电低损耗钛酸锶钡陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着科技发展，各种设备的小型化及微型化给材料性能提出了更高要求，各种高介电、巨介电常数材料相继被研发出来。室温下钛酸钡(BaTiO₃)为四方相结构，是一种常见的铁电材料，有着优良的介电性能，但是钛酸钡陶瓷的介电损耗难以通过一般工艺手段获得较大降低，因此限制了钛酸钡材料的进一步发展。室温下的钛酸锶陶瓷为立方相结构，具有较高的相对介电常数和较低的介电损耗，这些年来钛酸锶陶瓷极具发展潜力。

钛酸锶钡作为钛酸钡与钛酸锶的无限固溶体，由于钛酸锶与钛酸钡均为ABO₃钙钛矿结构，因而钛酸锶钡兼顾了钛酸钡的高介电性与钛酸锶的低损耗性的特点。通过对其晶胞结构分析发现在钛酸锶钡的具体晶体结构中，Ba与Sr原子在晶胞的A位置随机分布，且可以进行任意比例置换，在[TiO₆]八面体中的六个氧原子形成了比较大的空隙，致使中间的Ti⁴⁺可以进行一定的位移，这个位移会导致晶体内部电荷局部分布不均匀，产生自发极化。这目前使其成为了陶瓷电介质材料的研究热门之一。

中国发明专利申请(申请号：201310115238)公布了一种钛酸锶钡基介电温度稳定型陶瓷电容器材料，其室温介电常数大于4300，介电稳定性满足X6R标准，但并未涉及损耗。中国发明专利申请(申请号：201510708432.2)也公开了一种钛酸锶钡的烧结方法，该方法用溶胶凝胶法制备了钛酸钡粉体并在高温烧结，制备出了高介电常数陶瓷，但该方法的工艺较为复杂，不仅要用溶胶凝胶法制备钛酸钡粉体，且需用马弗炉进行高温烧结，制备周期较长，耗能较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时兼具高介电常数和较低损耗的钛酸锶钡陶瓷(记为巨介电低损耗钛酸锶钡陶瓷)，从而有效提高陶瓷产品的储能密度，拓展其在作为高压储能介电材料领域。本发明的另一目的在于提供所述巨介电低损耗钛酸锶钡陶瓷的制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种钛酸锶钡陶瓷，其化学通式为Ba_1-xSr_xTiO₃，其中x为Sr的摩尔数，x的范围为0x≤0.3。

作为示例性的实例，本发明的钛酸锶钡陶瓷的化学通式优选如下：Ba_0.7Sr_0.3TiO₃、Ba_0.8Sr_0.2TiO₃或Ba_0.9Sr_0.1TiO₃。

本发明提供如上所述钛酸锶钡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料SrCO₃、BaCO₃、TiO₂球磨混合，烘干后获得混合粉料；

(2)所述混合粉料保温得到钛酸锶钡粉体，其化学通式为Ba_1-xSr_xTiO₃，其中x为Sr的摩尔数，x的范围为0x≤0.3；

(3)将所述钛酸锶钡粉体进行二次球磨后烘干造粒、压制成型再经冷等静压得到陶瓷坯体；