[发明专利]一种钛酸铜钙的制备方法

说明书

本发明涉及介电陶瓷材料技术领域，具体涉及一种钛酸铜钙的制备方法，包括如下步骤：(a)、取钙源、铜源和钛源混合后，进行研磨处理，得到混合物料；(b)、将步骤(a)得到的混合物料在激光照射下进行激光激励并发生自蔓延烧结，直至混合物料生成黑色晶状物，即得所述钛酸铜钙；其中，所述钙源、铜源和钛源按钙、铜、钛元素的摩尔比为1：2.8‑3.5：3.5‑4.6混合。该制备方法操作工艺简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，合成过程不添加偶联剂、纺丝助剂、粘结剂、溶剂等助剂，成本比现有的高温烧结制备钛酸铜钙的低。

技术领域

本发明涉及介电陶瓷材料技术领域，具体涉及一种钛酸铜钙的制备方法。

背景技术

钛酸铜钙(CaCu₃Ti₄O₁₂)简写成CCTO，是一种具有内部阻挡层结构的介电材料，晶体为体心立方钙钛矿结构，属于Im3(No.204)空间群。这是一种非铁电性的氧化物材料，其高的介电常数相对于频率和温度具有半独立特性，在100-400K温度范围内具有稳定性，并且不具有BaTiO₃发生铁电相变时的四次轴和Z轴位移。CCTO材料高的介电常数、低的介电损耗、高的热稳定性，使其在高储能密度器件、薄膜器件、及高介电复合材料等领域有很大应用前景。

CCTO的制备方法总体分为干法和湿法两大类，主要包括固相法，溶胶-凝胶法，共沉淀法和水热法。固相法具有工艺简单、成本低的优点，但是这种方法需要达到很高的合成温度，对设备要求较高，且容易带来杂相；共沉淀法对设备要求低，反应活性高，但是由于在共沉淀过程中各离子的沉淀速率及溶度积不等致使组分不均匀易偏析，降低粉体的强度并容易发生团聚现象。溶胶凝胶法化学计量比较准确，容易改性、掺杂，但是需要大量有机物为原料，成本较高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种钛酸铜钙的制备方法，采用激光烧结法使铜源、钙源和钛源共同发生化学反应，激光激励催化的自蔓延激光烧结，使铜源的铜离子产生能级跃迁至激发态，并发生不同原子间跨能级跃迁能量转移，从而达到激光自蔓延扩散的过程，再与钙原子、钛原子之间发生能量转移从而满足自蔓延扩散烧结，此时，一方面激光激励的钛源、钙源和铜源吸收光子后获得高能量，另一方面激化态的铜离子具有更高的催化活性，合成效率更高，钛源、钙源和铜源的原子间重新结合生成钛酸铜钙晶核，在激光激励下晶核积聚形成钛酸铜钙微晶。该制备方法操作工艺简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，合成过程不添加偶联剂、纺丝助剂、粘结剂、溶剂等助剂，成本比现有的高温烧结制备钛酸铜钙的低。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种钛酸铜钙的制备方法，包括如下步骤：

(a)、取钙源、铜源和钛源混合后，进行研磨处理，得到混合物料；

(b)、将步骤(a)得到的混合物料在激光照射下进行激光激励并发生自蔓延烧结，直至混合物料生成黑色晶状物，即得所述钛酸铜钙；

其中，所述钙源、铜源和钛源按钙、铜、钛元素的摩尔比为1：2.8-3.5：3.5-4.6。