[发明专利]钛酸锶钡陶瓷材料及其制备方法

说明书

本申请涉及材料科学领域，提供了一种钛酸锶钡陶瓷材料及其制备方法。其中，制备方法包括如下步骤：S1将碳酸钡、碳酸锶与二氧化钛混合，合成钛酸钡与钛酸锶粉体；S2制备二氧化钛溶胶；S3将步骤S2得到的二氧化钛的溶胶与步骤S1得到的钛酸锶粉体混合均匀，烘干制得干凝胶；S4将步骤S3得到的干凝胶粉体放入水热反应釜中在高温高压条件下使包覆层的干凝胶通过反应生成二氧化钛纳米颗粒，将水热反应后的样品烘干备用；S5将步骤S1制备的钛酸钡粉体与步骤S4制备的二氧化钛包覆钛酸锶粉体按比例混合，压制成混相陶瓷素坯，置于烧结炉中在不同温度下烧结得到最终的陶瓷材料。本申请的方法操作简单，所制备陶瓷材料具有较高的介电常数温度稳定型。

技术领域

本申请涉及材料科学领域，特别涉及一种介电陶瓷的制备方法以及介电陶瓷材料的应用。

背景技术

近年来现代信息技术与材料科学得到飞速发展，许多新型功能陶瓷材料进入了人们的视野，随着对不同陶瓷特性认识的不断加深，对陶瓷应用器件的性能也提出了越来越高的要求，这一趋势推动了功能陶瓷材料研究的不断进步。钛酸锶钡陶瓷材料被誉为“电子陶瓷的支柱”，它是现代电子陶瓷的基础原料，是现代功能陶瓷中最重要的一类。钛酸锶钡陶瓷由于其具有高介电常数、低介质损耗、居里温度可调、环保无污染等特点，在电容器、铁电存储器、微波调谐器件、红外探测器等方面具有良好的应用前景。

但对于钛酸锶钡陶瓷，介电常数温度稳定性也在其电学性能中占据了相当重要的一部分。在陶瓷材料工作时，其工作温度容易受周围温度变化和工作装置散发热量的影响发生波动。工作温度的波动对部分温度敏感性较高的材料会产生较大影响，而钛酸锶钡陶瓷的居里温度一般会调整在室温附近以获得较高的调谐率，因此随之带来了一个无法忽略的问题，当钛酸锶钡陶瓷器件的工作温度在一定范围内发生变化时，钛酸锶钡陶瓷的介电常数和损耗会随之发生巨大变化。在实际工作情况下，介电常数及损耗如果出现较大波动时，往往会导致工作信号传输中断。

发明内容

为了解决上述问题或至少部分地解决上述技术问题，在本申请的一个实施方式中，提供了一种高温度稳定性钛酸锶钡陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

S1将碳酸钡、碳酸锶分别按比例与二氧化钛混合，通过固相反应在烧结炉中合成钛酸钡与钛酸锶粉体；

S2将钛酸丁酯按比例与乙醇、乙酸和硝酸混合制备二氧化钛溶胶；

S3将步骤S2得到的二氧化钛的溶胶与步骤S1得到的钛酸锶粉体混合均匀，烘干制得干凝胶；

S4将步骤S3得到的干凝胶粉体放入水热反应釜中在高温高压条件下使包覆层的干凝胶通过反应生成二氧化钛纳米颗粒，将水热反应后的样品烘干，依次使用蒸馏水、无水乙醇、乙酸进行抽滤清洗两遍后烘干备用；

S5将步骤S1制备的钛酸钡粉体与步骤S4制备的二氧化钛包覆钛酸锶粉体按比例混合，压制成混相陶瓷素坯，置于烧结炉中在不同温度下烧结得到最终的陶瓷材料。

可选地，在所述步骤S1中，所述钛酸钡合成温度为1100℃，钛酸锶合成温度为1200℃，合成过程中的升温速率为120-240℃·h^-1,合成过程中的保温时间为2h。

可选地，在所述步骤S2中，所述钛酸丁酯的浓度为1-2mol·L^-1,所述乙醇的浓度为15-20mol·L^-1,所述乙酸的浓度为1-3mol·L^-1,所述硝酸的浓度为0.01-0.02mol·L^-1。

可选地，在所述步骤S3中，溶胶与粉体在冰浴状态下混合，所述混合时间为30-240min，烘干温度为80-120℃。

可选地，在所述步骤S4中，水热反应温度为100-120℃，反应时间为6-12h。