[发明专利]一种基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铌酸盐材料技术领域，具体涉及一种基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料及其制备方法。

背景技术

烧结陶瓷是采用粉末固态烧结的方法制备出的电介质材料，由于其具有极高的介电常数、较好的温度稳定性、较小的漏电流密度，以及耐磨损、不易老化变质等众多优点，但是在实际烧结过程中不可避免会在陶瓷中产生孔隙、杂质富集于晶界和表面缺陷等，因此加入玻璃料，不仅有效降低了陶瓷的烧结温度，节省能源，降低陶瓷的孔隙率，提高致密度，进一步提高烧结陶瓷的绝缘性能与击穿强度。

铌酸盐玻璃陶瓷是目前研究最多的玻璃陶瓷之一，铌元素的存在在可控结晶过程中极易形成含有钨青铜的结晶相，提高钨青铜的结晶相的比例，提高陶瓷的非线性光学、电学性能和介电性能。中国专利CN 103204680B公开的铌酸盐微波介电陶瓷LiMNb3O9及其制备方法，将Li2CO3、Mo和Nb2O3的原始粉末按LiMNb3O9的化学式称量配料，湿式球磨混合，在1000℃下预烧，与聚乙烯醇溶液粘结剂造粒杂质，再次在1050-1100℃下烧结，得到的铌酸盐微波介电陶瓷的介电常数达37-41，品质因数值高达55000-82000GHz，谐振频率温度系数小。中国专利CN 105271761A公开的高储能密度的铌酸盐基玻璃陶瓷储能材料及其制备和应用，将K2CO3、SrCO3、Nb2O5、SiO2、Al2O3、B2O3为原料，进行行星球磨混料，在1500-1550℃下高温融化形成熔浆，经磨具固化形成薄片，再受控析晶，得到高储能密度的铌酸盐基玻璃陶瓷储能材料。中国专利CN102260044B公开的102260044B公开的一种储能铌酸盐微晶比例基质材料及其制备方法，将BaCO3、SrCO3、Na2CO3、Nb2O5、SiO2、H3BO3、TiO2、BaF2为原料，球磨，烘干，在1530-1550℃下保温2-3h，再近固化、受控晶化得到铌酸锶钡微晶玻璃电解质材料，再喷涂金薄膜和涂覆中温银浆料，在600℃烧结固化得到微晶比例介质材料。目前基于铌酸盐基玻璃陶瓷的研究较多，但是基于铌酸盐基玻璃陶瓷储能薄膜方面的研究报道并不多见。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料及其制备方法，该材料包括顶电极、沉积介质、基片和底电极，制备方法为：将PbO、SrCO₃、Na₂CO₃、Nb₂O₅和SiO₂制作圆片储能靶材；将BeO、BeCl、Nb₂O₅和Sm₂O₃制作圆片发光靶材；将储能材料和发光材料分别沉积于基片的表面，再通过光刻胶工艺和磁控溅射，在基片表面镀金形成顶电极，基片底部表面镀铝，形成底电极，形成基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料。本发明制备的材料厚度小，材料组织的晶体致密无空隙，具有良好的介电常数和击穿电场，还具有发光效应。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料，其特征在于，所述基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料包括顶电极、中间层和底电极，所述顶电极为镀金的圆片储能靶材，所述中间层为镀金的圆片发光靶材，所述底电极为镀铝的硅基片，所述圆片储能靶材由PbO、SrCO₃、Na₂CO₃、Nb₂O₅和SiO₂构成的铌酸盐陶瓷，所述圆片发光靶材由BeO、BeCl、Nb₂O₅和Sm₂O₃铌酸盐陶瓷。

作为上述技术方案的优选，所述圆片储能靶材中Pb²⁺、Sr²⁺、Na⁺、Nb⁵⁺和Si⁴⁺的摩尔比为1:1.5-2：2-6:5-10:6-8。

本发明还提供一种基于铌酸盐的高储能密度发光储能材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：