[发明专利]一种低电场介电可调铌掺杂钡铁氧体材料及制备方法

权利要求书

1.一种低电场介电可调铌掺杂钡铁氧体陶瓷材料，其特征在于，该陶瓷材料为单相多晶材料，通过Nb⁵⁺取代BaFe₁₂O₁₉晶格中的部分Fe³⁺，使得掺杂位置附近的Fe³⁺以变价的方式形成Fe²⁺，这种掺杂产生的Fe²⁺和体系内的Fe³⁺之间存在耦合，形成稳定的缺陷偶极子对；所述材料的化学式为BaFe_12-xNb_xO₁₉，其中x=0.1~0.2。

2.根据权利要求1所述的一种低电场介电可调铌掺杂钡铁氧体陶瓷材料，其特征在于，具体制备步骤如下:

(1)将硝酸钡、硝酸铁、草酸铌和柠檬酸按照摩尔比1:11.8~11.9:0.1~0.2:19.1~19.2混合，加入去离子水进行搅拌直至溶质完全溶解，得到溶液A；

(2)调节溶液A的pH至7，得到溶液B，随后将溶液B在80~90℃的水浴中加热搅拌4~6h，使溶剂挥发得到溶胶前驱体；随后将得到的溶胶前驱体在120℃下干燥5~6天，得到蓬松的黑色凝胶；

(3)将黑色凝胶在研钵中进行研磨得到粉体，并将粉体进行预烧，首先以5~8℃/min的速度升温至450℃，并在此温度下保温2~3h，使得黑色凝胶完全燃烧分解；随后再以10℃/min的升温速率升温至800℃，并在此温度下保温3h；之后随炉冷却得到铌掺杂钡铁氧体先驱体粉体；

(4)将预烧得到的铌掺杂钡铁氧体先驱体粉体与质量分数为5~6%的PVA水溶液进行混合，并在研钵中进行研磨造粒；随后，将其在9~10MPa的压力下成型得到坯体；

(5)将坯体置于高温炉中先后在空气气氛和高氧气氛下进行烧结，具体如下：烧结过程中首先在空气气氛下以4~5℃/min的速度缓慢升温至400℃，并在此温度下保温30min，进行充分的排胶；之后停止空气气氛改为通入高氧气氛，再以5℃/min的速度升温至1200℃~1250℃，保温3~3.5h；之后随炉降温至700℃以下时将高氧气氛改为空气气氛，之后继续降温至室温，最终获得铌掺杂钡铁氧体单相陶瓷材料；其中所述的高氧气氛指含氧气摩尔百分比为30-36%的O₂与N₂混合气氛；烧结时通过控制氧气与空气同时流入高温炉中以获得高氧气氛环境，其中流入高温炉中氧气的流速控制为3~5.5 cc/min，空气的流入速度为24cc/min。