[发明专利]高介电常数玻璃料改性锆酸锶掺杂铌酸钾钠无铅透明陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高介电常数玻璃料改性锆酸锶掺杂铌酸钾钠无铅透明陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料的通式为0.93K_0.5Na_0.5NbO₃‑0.07SrZrO₃‑x％(La₂O₃‑B₂O₃‑SiO₂)，式中x代表La₂O₃‑B₂O₃‑SiO₂占0.93K_0.5Na_0.5NbO₃‑0.07SrZrO₃的质量百分比，x的取值为0.05～0.3。该陶瓷材料通过配料、预烧、球磨、压片、无压密闭烧结、抛光及烧银等工艺步骤制备而成。本发明制备方法简单、重复性好、成品率高，所得陶瓷材料具有高的介电常数、高居里温度、低介电损耗，介电常数为11200～13600，居里温度为229～253℃、透过率为49％～72％(近红外区)，介电损耗在30～350℃范围内均小于0.05。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高介电常数玻璃料改性锆酸锶掺杂铌酸钾钠无铅透明陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

透明陶瓷作为一种先进功能材料，由于其具有优异的力学、热学、光学和电学等性能，应用十分广泛。自1962年美国首次制备氧化铝透明陶瓷以来，世界各国对透明陶瓷进行了大量研究，开发了氧化物和非氧化物透明陶瓷、掺镧的锆钛酸铅(PLZT)电光透明陶瓷、钇铝石榴石激光透明陶瓷、钆镓石榴石(GGG)透明闪烁陶瓷等。

由于铅基透明陶瓷含有约70％PbO或Pb₃O₄，在生产、使用以及废弃后的处理过程中都会给人类和生态环境造成严重损害，因此开发和研究新型无铅透明铁电陶瓷对于国家安全和电子信息领域的发展具有重大战略意义。2004年Kosec教授成功制备了钛酸锶(SrTiO₃)掺杂铌酸钾钠(KNN)的透明陶瓷，其介电常数在3000左右，同时具有较高的居里温度，达到了230℃，成为最有希望替代锆钛酸铅(PZT)和铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)等的无铅陶瓷材料。2013年，空军工程大学的杜红亮等通过引入ABO₃钙钛矿结构的Ba(Sc_0.5Nb_0.5)O₃获得了具有优良光学性能铌酸钾钠基透明陶瓷。2015年，西北工业大学樊慧庆等人研究了Bi₂O₃掺杂的(K_0.5Na_0.5)_0.9Sr_0.1Nb_0.9Ti_0.1O₃透明陶瓷并对其光学和电学性能进行了研究。

近年来，越来越多的具有优异光学性能的铌酸盐系的铌酸钾钠(KNN)陶瓷被报道。遗憾的是，对于无铅透明陶瓷材料而言，其优异的光学与电学性能的兼顾始终未能实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种高介电常数且具有较好光学性能的玻璃料改性锆酸锶掺杂铌酸钾钠基无铅透明陶瓷材料铌酸钾钠陶瓷材料，以及该陶瓷材料的制备方法。