本发明专利技术公开了一种BNT‑BLT‑BMNT反铁电储能陶瓷及其制备方法，属于功能陶瓷制备技术领域，分子式为：[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1‑0.5x)O3，其中x＝0.01、0.03、0.05或0.07。本发明专利技术引入了Mg、Nb元素，解决了现有技术中反铁电储能陶瓷的晶粒尺寸偏大且分布不均匀，储能性能不理想，对电场反应灵敏度差的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能陶瓷制备
，涉及一种BNT-BLT-BMNT反铁电储能陶瓷及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着科技的高速发展，为了满足日益增长的电能需求，迫切需要开发一种高效、高性能的电能存储和转换材料。电能存储电容器要求功能材料能够满足积累大量的能量，并能瞬间放电。因此，储能材料在脉冲功率应用中发挥了至关重要的作用。因此，无铅反铁电陶瓷材料的开发应用逐渐成为研究的热点。在众多无铅反铁电陶瓷体系中，BNT-BT基体系因为其在特定的组分和温度范围内具有反铁电性，是应用于高储能密度大功率电容器的理想候选材料之一，BNT-BT基材料由于其优越的电学性能，该反铁电材料在高能量密度陶瓷电容器中具有很大的应用潜力，所以其在移动电子设备以及电动力汽车上有着广阔的应用前景。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提供一种BNT-BLT-BMNT反铁电储能陶瓷，引入了Mg、Nb元素，解决了现有技术中反铁电储能陶瓷的晶粒尺寸偏大且分布不均匀，储能性能不理想，对电场反应灵敏度差的问题。本专利技术的另一目的是，提供一种上述反铁电储能陶瓷的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种BNT-BLT-BMNT反铁电储能陶瓷，分子式为：[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.01、0.03、0.05或0.07。本专利技术另一技术方案是，一种BNT-BLT-BMNT反铁电储能陶瓷的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤1，按照分子式为：[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.01、0.03、0.05或0.07，计算各原料的需要量，所需原料为：二氧化钛、氧化铌、氧化镁、氧化镧、碳酸钠、氧化铋和碳酸钡；用电子天平进行称量，称量精确到小数点后3位；步骤2，将称量好的各原料倒入尼龙罐中，加入尼龙罐体1/10容积的氧化锆球，再倒入高纯(纯度99.9％)乙醇至尼龙罐体的2/3处，在球磨机上球磨24小时，之后干燥、过筛，在压力机上压成一整块圆柱体，然后在大气环境下900℃煅烧6h；步骤3，再次球磨24h成粉，过筛，在冷静等压机上压成直径为10mm，厚度为1mm的小圆饼；用相同组分的粉末将小圆饼掩埋起来，在空气烧结炉中1200℃下烧结6h，冷却至室温，即得。本专利技术的特征还在于，进一步的，步骤1中二氧化钛的纯度为98％，氧化铌的纯度为99％，氧化镁的纯度为99.8％，氧化镧的纯度为99.99％，碳酸钠的纯度为99.8％，氧化铋的纯度为99％，碳酸钡的纯度为99％。进一步的，步骤2中，氧化锆球中直径2mm和直径5mm的氧化锆球数量各占一半。本专利技术的有益效果是：通过引入Mg、Nb元素，本专利技术陶瓷的晶粒尺寸变小、分布更均匀，能显著提高合成效率；因为Mg2+和Nb5+的离子半径大于的离子半径，随着的加入导致本专利技术的试样晶格畸变。随着Mg、Nb元素的加入，有助于本专利技术的试样向反铁电陶瓷转变。随着x值的增加，最大极化强度Pmax和剩余极化强度Pr之间的差值越来越明显，说明本专利技术电陶瓷的储能性能越来越好，进而说明Mg、Nb元素的加入有助于改善该无铅反铁电陶瓷的储能性能。此外，本专利技术陶瓷体系对电场反应灵敏，随着电场的变化，会产生对应的应力感应，其在压电特性方面也有所表现。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是实施例1-4的XRD图谱。图2是图1中(111)峰和(200)峰的放大图。图3是实施例1-4的晶格常数随x值的变化曲线。图4a是实施例1的SEM表面形貌图。图4b是实施例2的SEM表面形貌图。图4c是实施例3的SEM表面形貌图。图4d是实施例4的SEM表面形貌图。图5是实施例1-4在室温及相同电场下的电滞回线。图6是实施例1-4最大极化强度Pmax和剩余极化强度Pr的差值曲线。图7是实施例1-4的应力随电场的变化曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1，本专利技术采用两步固态反应法进行制备，具体按照以下步骤进行：步骤1，按照本专利技术的分子式[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.01，计算各原料的需要量，所需原料为：纯度为98％、分子量为79.87的二氧化钛，纯度为99％、分子量为265.8098的氧化铌，纯度为99.8％、分子量为40.3的氧化镁，纯度为99.99％、分子量为325.81的氧化镧，纯度为99.8％、分子量为105.99的碳酸钠，纯度为99％、分子量为465.96的氧化铋和纯度为99％、分子量为197.34的碳酸钡；用电子天平进行称量，称量精确到小数点后3位；步骤2，将称量好的各原料倒入尼龙罐中，加入尼龙罐体1/10容积的氧化锆球，氧化锆球中直径2mm和直径5mm的氧化锆球数量各占一半，再倒入体积浓度为99.9％的乙醇至尼龙罐体的2/3处，在球磨机上球磨24小时，之后干燥、过筛，在压力机上压成一整块圆柱体，然后在大气环境下900℃煅烧6h；步骤3，再次球磨24h成粉，过筛，在冷静等压机上压成直径为10mm、厚度为1mm的小圆饼，以便于研究测试；为了减少样品烧制过程中原料的挥发，用相同组分的粉末将小圆饼掩埋起来，在空气烧结炉中1200℃下烧结6h，冷却至室温，即得。实施例2，除步骤1中x取值外，其它步骤与实施例1相同；步骤1，按照本专利技术的分子式[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.03，计算各原料的需要量，用电子天平进行称量，称量精确到小数点后3位。实施例3，除步骤1中x取值外，其它步骤与实施例1相同；步骤1，按照本专利技术的分子式[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.05，计算各原料的需要量，用电子天平进行称量，称量精确到小数点后3位。实施例4，除步骤1中x取值外，其它步骤与实施例1相同；步骤1，按照本专利技术的分子式[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.07，计算各原料的需要量，用电子天平进行称量，称量精确到小数点后3位。为了使研究结果更加明显，实施例1-4中x为跳跃式取值，以下对实施例1-4制备的陶瓷试样进行性能测试：通过阿基米德排水法陶瓷的密度进行测试，采用X射线衍射仪(XRD，X’PertPROMPD，Phili本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种BNT‑BLT‑BMNT反铁电储能陶瓷，其特征在于，分子式为：[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1‑0.5x)O3，其中x＝0.01、0.03、0.05或0.07。
【技术特征摘要】
1.一种BNT-BLT-BMNT反铁电储能陶瓷，其特征在于，分子式为：[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.01、0.03、0.05或0.07。2.如权利要求1所述的一种BNT-BLT-BMNT反铁电储能陶瓷的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤1，按照分子式：[(Bi1/2Na1/2)0.92Ba0.05La0.02](Mg1/3Nb2/3)xTi(1-0.5x)O3，其中x＝0.01、0.03、0.05或0.07，计算各原料的需要量；其中，所需原料为：二氧化钛、氧化铌、氧化镁、氧化镧、碳酸钠、氧化铋和碳酸钡；用电子天平进行称量，称量精确到小数点后3位；步骤2，将称量好的各原料倒入尼龙罐中，加入尼龙罐体1/10容积的氧化锆球，再倒入体...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹静，王永锋，李兆，张广良，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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