[发明专利]一种获得宽温域高介电常数的三弛豫态铁电陶瓷的方法

说明书

本发明涉及一种获得宽温域高介电常数的三弛豫态铁电陶瓷的方法，属于电子陶瓷材料技术领域。本发明确定掺杂了离子的钛酸钡体系为BC_yTS_x，其中，x、y分别指的是BaSnO₃、CaTiO₃所占BC_yTS_x整体的物质的量的百分比；按掺杂离子百分比从小到大的顺序设计钛酸钡系陶瓷材料；制备钛酸钡系陶瓷材料并进行Curie‑Weiss拟合；对钛酸钡系陶瓷材料进行分析，找到钛酸钡系陶瓷材料的单斜相、正交相和菱形相的多相共存区域，当有钛酸钡系陶瓷材料同时具备弛豫特性和多相共存区域，此时对应弛豫相变点和三临界点的钛酸钡系陶瓷材料组成成分即为三弛豫态铁电陶瓷材料。本发明在铁电陶瓷材料领域具有普遍性。

本申请要求于2020年6月24日提交中国专利局、申请号为 CN202010595518X、发明名称为“一种获得宽温域高介电常数的三弛豫态铁电陶瓷的方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷材料领域，尤其涉及一种获得宽温域高介电常数的三弛豫态铁电陶瓷的方法。

背景技术

铁电体是电气功能材料中的一个重要的组成部分，由于其优良的介电性能、机电性能、电卡效应，使其在电子和电气设备中得到了广泛的应用，例如储能电容器，固态冷却装置等。随着高储能密度设备和先进铁电制冷器件的迅速发展，对新型铁电材料的需求也越来越高，要求其拥有高介电常数的同时，仍保持着良好的温度稳定性以适应不稳定的环境温度，但这两种性能很难在一种材料中同时出现。高介电常数常常出现在相变温度附近，但介电常数在温度远离相变温度时迅速下降，因此这种材料的温度稳定性很差。例如BaTiO₃，他的最大介电常数为10000，但只在温度接近3K时才会出现。这些使得材料的高介电性能和温度稳定性之间的相互平衡似乎很难克服。

目前常用来实现高介电性能和温度稳定性的平衡的手段是使用弛豫铁电体，其结构和性能不同于常见的铁电材料，弛豫铁电体有着极性纳米区而非宏观铁电畴，并且弛豫铁电体会经历弛豫相变，这些使得其结构在本质上是分散的，因此其拥有一个很宽的介电常数峰，这个峰跨过了弛豫相变，这使得弛豫铁电体有着良好的温度稳定性。然而，由于铁电体的性质，在提升温度稳定性的同时，介电常数值势必会有所下降，这种情况常见于 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，(Ba，Ca)(Ti，Hf)O₃，K_0.5Na_0.5NbO₃-BaTiO₃体系中。另外一种巨介电常数的材料似乎解决了高介电常数和温度稳定性这一问题，但这一材料的介电损耗高(10～300％)，击穿场强低(1～8KV/cm)，这使得其很难在储能材料和电热材料中进行应用。因此，目前缺少一种有效的材料，在拥有宽温域高介电常数的同时能够在工业领域进行使用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种获得宽温域高介电常数的三弛豫态铁电陶瓷的方法，使得陶瓷材料拥有宽温域和高介电常数。

为实现上述目的，本发明提供了一种获得宽温域高介电常数的三弛豫态铁电陶瓷的方法，包括以下步骤：

S100、确定掺杂了离子的钛酸钡体系为(Ba_1-yCa_y)(Ti_1-xSn_x)O₃，其中，x、 y分别指的是BaSnO₃、CaTiO₃所占(Ba_1-yCa_y)(Ti_1-xSn_x)O₃整体的物质的量的百分比；

S200、按所述掺杂离子百分比从小到大的顺序设计钛酸钡系陶瓷材料样品；