[发明专利]一种A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料及其制备方法，通过常规固相反应法合成固溶体，具体操作步骤：将Agsubgt;2/subgt;O，Nbsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;，Ksubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;和Smsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;等原料按比例称量后混合球磨、烘干、研磨、过筛处理、预烧、造粒、压制成型、烧结，即得所述铌酸银基反铁电陶瓷材料。在330kV/cm的外加电场下，铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料具有3.96J/cmsupgt;3/supgt;的储能密度以及73.56％的储能效率，为改善铌酸银基材料的储能性能提供了一种新思路。

技术领域

本发明属于无铅介电储能材料技术领域，具体涉及一种A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的快速发展，人们对电力存储装置的需求也日益增大。当前的储能装置主要有以下三种：电池、超级电容器以及电介质电容器。与前两种储能装置相比，电介质电容器存储的电能可以在超短时间内快速释放，满足脉冲功率系统的需求，有望应用于工业、医疗以及军事等领域。在电介质材料中，反铁电体具有较高的P_m以及较小的P_r在储能领域展现了一定的优势，引起了人们的广泛研究。

然而，目前所报道的储能性能优异的反铁电材料几乎都含有大量的铅元素。众所周知，铅元素在制造及使用过程中会对人体及环境产生较大的危害，因此，寻找一种新型无铅反铁电材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料及其制备方法，减小了铌酸银AFE-FE相变的滞后，从而表现出较高的最大极化以及较小的剩余极化，使其储能性能得到了提升。

本发明采用以下技术方案：

一种A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料，A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料的化学组成为：(Ag_1-x-3yK_xSm_y)NbO₃，其中，x，y为摩尔百分比，且0.01x＝y≤0.07。

具体的，A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料的厚度为0.1～0.15mm，储能密度为1.1～3.96J/cm³，储能效率为42.1％～73.56％。

本发明的另一技术方案是，一种制备A位双取代的铌酸银基钙钛矿反铁电陶瓷材料的方法，包括以下步骤：

S1、按化学组成(Ag_1-x-3yK_xSm_y)NbO₃中的计量比x＝y＝0.01、0.03、0.05、0.07计算得的质量，分别称取Ag₂O，Nb₂O₅，K₂CO₃和Sm₂O₃粉体；

S2、对步骤S1称取Ag₂O，Nb₂O₅，K₂CO₃和Sm₂O₃粉体混合后进行第一次球磨处理，然后依次进行烘干、研磨和过筛处理；

S3、对步骤S2过筛处理后的混合粉体进行预烧处理，经自然冷却后进行第二次球磨处理，取出粉体并烘干得到预制粉体；

S4、将步骤S3得到的预制粉体进行研磨，过筛得到筛选粉体，然后向筛选粉体中加入质量浓度为5％～6％的PVA溶液，混合均匀后得到造粒粉体，将造粒粉体压制成胚体；

S5、对步骤S4得到的胚体进行烧结处理，自然冷却后得到烧结陶瓷片；