[发明专利]一种钛酸锶钡基介质陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钛酸锶钡基介质陶瓷材料及其制备方法和应用，所述钛酸锶钡基介质陶瓷材料的组成配方包括：aBaTiO₃+bSrTiO₃+cTiO₂+dBiO₅+e MgO+fAl₂O₃+gCaO+hSiO₂，其中a、b、c、d、e、f、g、h为各组分的摩尔百分比，20≤a≤50mol%，15≤b≤30mol%，10≤c≤20mol%，0≤d≤10mol%，0≤e≤35mol%，0≤f≤6mol%，0≤g≤6mol%，0≤h≤1mol%，且a+b+c+d+e+f+g+h=100 mol%。

技术领域

本发明涉及一种高介电常数、高耐电强度、高介电性能稳定的钛酸锶钡基介质陶瓷材料及其制备方法和应用，属于电子陶瓷材料技术领域。

背景技术

电容器是电子设备中大量使用的主要元件之一，具有隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等能力。在门类繁多的电容器中，陶瓷介质电容器因其依靠外电场下的极化响应而存储能量，能实现电能以静电荷形式直接存储于两极板中，该过程不涉及物质的扩散，因此具有极高的充放电速度，从而具有很高的输出功率密度。同时其高的介电常数、耐高温、耐腐蚀性能使其在闪光照相、高功率微波、高功率射频技术、材料研究等领域有着广阔的应用前景，具有重要的社会效益和可观的经济效益。随着科技的日益发展和应用环境的变化，瓷介电容器的制备趋向于高电压梯度、小型化、环保、高可靠和低成本发展。因此，必须开发具有高耐电强度、高介电常数、低介电损耗和低电容变化率的介质陶瓷材料及电容器。目前，世界上许多国家正在积极研究和开发具有高耐电强度、高介电常数、低介电损耗和外场下介电性能稳定的介质陶瓷材料及其电容器。

陶瓷介质电容器性能主要取决于其陶瓷介质，根据在电场下不同的极化响应机制，陶瓷介质分为四类：线性介质、铁电介质、弛豫铁电介质和反铁电介质。线性电介质在外场下介电常数基本保持不变，通常具有高的耐电强度和低介电损耗，但是介电常数较小，不利于储能；铁电介质具有高的介电常数但其耐电强度不高，电场作用下介电常数急剧下降，温度稳定性差，器件寿命和稳定性方面有待提高；反铁电介质有较高的介电常数和较小的剩余极化强度，但是其在外场(电场、温场)下，介电常数也不稳定，同时因反铁电-铁电相变伴随着较大的应变，在转折电场下极易发生击穿，耐电强度很难提高。

陶瓷电容的储能密度、储能效率和介电常数、耐电强度存在以下关系，如以下公式：