[发明专利]一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本申请属于电介质材料技术领域，尤其涉及一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料及其制备方法和应用。本申请提供了一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料，具有式Ⅰ结构；所述式Ⅰ为Ba_xLa_ySn_zTi_1‑zO₃；式Ⅰ的x范围为0.9775～1；式Ⅰ的y范围为0～0.045。式Ⅰ的z范围为0.1～0.11。本申请提供非化学计量比无铅铁电陶瓷材料的制备方法，包括：将钛源、锡源、钡源和镧源混合球磨，得到粉料；将所述粉料加热反应，得到合成料；将所述合成料进行成型处理，得到坯体；将所述坯体排胶和烧结后，得到具有式Ⅰ结构的材料。本申请提供的材料，能有效解决现有的电介质材料存在的储能密度低，不环保的技术缺陷。

技术领域

本申请属于电介质材料技术领域，尤其涉及一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

电子工业作为电子信息产业的核心每年的全球销售总额在数万亿元以上。以电子元器件为代表的半导体行业又是电子工业的支柱。电容器、电感器、电阻器作为最基本的电子元器件，在实现功能复杂的电路系统、计算机系统中起着非常重要的作用。电容器作为储能元件被广泛应用于滤波、放大、谐振电路之中。众所周知，不同的材料以及不同的表现形态(固体、液体、气体)会呈现出不同的性质。不同组分也即在不同相结构下也会有不同的功能。固体材料可大致分为晶体和非晶体材料。晶体材料是以晶胞作为最小单位重复排列而成的。而以钙钛矿结构为基础的晶胞的材料会呈现出很多优异的电学性质，例如压电效应(正压电效应：对晶体施加外力会在晶体的表面出现电荷；逆压电效应：对压电晶体施加电信号，压电晶体会出现对伸缩效应)，铁电效应(电介质存在自发极化而且随着外界电场的作用，电介质内部的畴会跟随外电场的变化而变化)。正是由于铁电陶瓷这种独特的性质使得它们被广泛应用于电介质储能。

现有的一些电介质材料的储能密度不高，而且许多具有优异储能性质的材料是铅基材料。而铅基材料对生态环保和人的健康不利。因此，研发一种储能密度高、不含铅的铁电陶瓷材料是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料及其制备方法和应用，能有效解决现有的电介质材料存在的储能密度低，不环保的技术缺陷。

本申请第一方面提供了一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料，具有式Ⅰ结构；

Ba_xLa_ySn_zTi_1-zO₃ 式Ⅰ；

所述式Ⅰ的x范围为0.9775～1；

所述式Ⅰ的c范围为0～0.045；

所述式Ⅰ的c范围为0.1～0.11。

另一实施例中，

所述式Ⅰ的x为0.985；

所述式Ⅰ的y为0.015；

所述式Ⅰ的z为0.1.

另一实施例中，所述非化学计量比无铅铁电陶瓷材料的储能密度范围为0.38～2.14J/cm³，所述非化学计量比无铅铁电陶瓷材料的储能效率范围为67.6％～79.8％。

本申请第二方面提供一种非化学计量比无铅铁电陶瓷材料的制备方法，包括：

将钛源、锡源、钡源和镧源混合球磨，得到粉料；

将所述粉料加热反应，得到合成料；

将所述合成料进行成型处理，得到坯体；

将所述坯体排胶和烧结后，得到具有式Ⅰ结构的非化学计量比无铅铁电陶瓷材料。

另一实施例中，