[发明专利]一种高储能密度反铁电陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高储能密度反铁电陶瓷材料，其特征在于，所述反铁电陶瓷材料的化学通式为Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃ + a SiO₂；其中，0.1≤x≤0.15，a为SiO₂与Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃ 的摩尔百分比，3%≤a≤5%；SiO₂源为硅酸四乙酯，经水解反应得到SiO₂，所述SiO₂以第二相存在，均匀覆盖于Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃的表面。

2.根据权利要求1所述的高储能密度反铁电陶瓷材料，其特征在于，所述反铁电陶瓷材料在21.6～23.6kV/mm的工作电场下，可释放的储能密度为2.32～2.68J/cm³，储能效率为73～81 %。

3.根据权利要求2所述的高储能密度反铁电陶瓷材料，其特征在于，所述反铁电陶瓷材料在23.5kV/mm的工作电场下，可释放的储能密度为2.68J/cm³，储能效率为78%。

4.根据权利要求1或2所述的高储能密度反铁电陶瓷材料，其特征在于，所述反铁电陶瓷材料能在室温下的相对介电常数为754～803，介电损耗为0.001～0.002，AFE-FE相变电场为3.97～4.88kV/mm。

5.根据权利要求4所述的高储能密度反铁电陶瓷材料，其特征在于，所述反铁电陶瓷材料在室温下的相对介电常数为791，介电损耗为0.002，AFE-FE相变电场为4.68kV/mm。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的高储能密度反铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：

（1）固相反应法制备Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃粉体；

（2）将所得Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃粉体、硅酸四乙酯、水和醇混合并调节pH为7.5～8.0后进行水解反应，再经过滤、洗涤，得到包覆后粉体；

（3）重复步骤（2）2～5次，在450℃～500℃下热处理2～4小时后，加入粘结剂造粒并压制成型，得到素坯；

（4）将所得素坯经排塑后，在1150℃～1200℃下烧结1～3小时，得到所述高储能密度反铁电陶瓷。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述固相反应法为按照Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃的化学计量比称取Pb源、La源、Zr源、Sn源、Ti源混合，再经烘干和煅烧，得到Pb_0.97La_0.02[(Zr_0.375Sn_0.625)_1-xTi_x]O₃粉体。