一种具有负介电常数钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有负介电常数钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的制备方法，制备一种新型的单负介电常数材料，该方法以钛酸钡和钇铁石榴石为原料，球磨混合12h，将粉体干燥过筛后，在混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中30 MPa成型，然后在1100℃烧结。制备得到复相陶瓷在射频段通过介电共振实现了负的介电常数，与现有负介电材料相比，数值较小且介电损耗较小。本发明专利技术有助于实现陶瓷复合材料在电磁衰减，电磁吸波领域的应用。提供了一种新的实现负介电材料的方法。

Preparation of barium titanate / yttrium iron garnet composite ceramics with negative dielectric constant

The invention relates to a preparation method of barium titanate/yttrium iron garnet composite ceramics with negative dielectric constant, and a novel single negative dielectric constant material is prepared. The method takes barium titanate and yttrium iron garnet as raw materials, mixes them by ball milling for 12 hours, dries and sieves the powder, adds appropriate amount of PVA binder to the mixed powder, and stirs evenly. Add 30 MPa into the mold and then sintered at 1100 degrees. The negative dielectric constant of the composite ceramics is achieved by dielectric resonance in the RF region. Compared with the existing negative dielectric materials, the value of the composite ceramics is smaller and the dielectric loss is smaller. The invention is helpful for realizing the application of ceramic composite materials in the field of electromagnetic attenuation and electromagnetic wave absorption. A new method for realizing negative dielectric materials is provided.

【技术实现步骤摘要】
一种具有负介电常数钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的制备方法
本专利技术涉及一种合成钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的方法，制备一种新型的单负介电常数材料，属于无机非金属领域和射频电磁材料

技术介绍
负介电常数，负磁导率和负折射系数一般认为是超材料具有的奇异特性。随着近几年研究的进一步深入，负介电常数，负磁导率等特性也在常规材料中陆续实现。正是由于这些奇异特性及其在电磁材料
的巨大应用前景，负介电材料研究已成为学术界的一大热点。也成为当今物理学、材料学、电磁学、光学等领域及交叉学科的重点研究对象，具有广泛的应用前景和重要的科学意义。虽然基于复杂人工超材料获得负介电常数已成为材料领域的研究热点，但是超材料依赖于单元尺寸远小于电磁波波长的人工金属周期结构，因此较为适合微波至太赫兹波段。随着应用频段的扩展，如红外以上的光频段以及射频，这类超材料将面临着加工技术的挑战和物理学及材料学的限制等方面的制约。因此从常规材料中实现负介电常数已成为一个新的探索方向。中国专利CN105802123A，通过制备石墨烯、碳纳米管和酚醛树脂复合材料得到负介电常数，中国专利CN105860062A，在碳纳米管/聚苯胺复合材料中实现负介电常数，中国专利CN105860066A，在碳纳米管/聚吡咯纳米粒子中获得负介电常数。以上负介电常数的获得均由绝缘基体与高导电材料复合形成逾渗材料来设计的，会导致获得的负介电常数极大以及介电损耗较高，这在负介电材料的应用中是不希望具有的。而本专利技术利用具有不导电的铁电体陶瓷的电共振实现负介电，可以有效较低负介电常数和介电损耗。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷制备负介电常数材料的方法，工艺简便、制造成本低。本专利技术技术方案如下：（1）按照化学计量比称量碳酸钡（BaCO3）和氧化钛（TiO2）以300r/min的转速高能球磨6h后，将粉体干燥过筛，在1200℃煅烧2h，得到纯钛酸钡（BaTiO3）粉体。（2）按照化学计量比称量氧化钇（Y2O3）和氧化铁（Fe2O3），以酒精为球磨介质，以300r/min的转速球磨10h，将粉体干燥过筛，100℃烘干，然后300目筛子过筛，1300℃烧结6h得到纯的钇铁石榴石（YIG）粉体。（3）再按照化学计量比称量BaTiO3与YIG，二次球磨混合12h，将粉体干燥过筛后，在混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中成型。成型压力为30MPa。（4）将步骤（3）预压成型的陶瓷片，置于马弗炉中1100℃烧结2h。本专利技术中步骤（1）中BaCO3和TiO2的摩尔比为1:1，烘干温度为80℃，300目筛子过筛。本专利技术中步骤（2）中Y2O3和Fe2O3摩尔比3：5，烘干温度为100℃，300目筛子过筛。本专利技术中步骤（3）预压成型的陶瓷片尺寸为直径20mm,厚度为1-2mm，优选BaTiO3与YIG的摩尔比为95:5本专利技术烧结的复相陶瓷，用Agilent4991测试，在射频段由于介电共振表现为负的介电常数。有益效果：1、本专利技术为复相陶瓷，扩展了负介电材料在高温，强腐蚀等恶劣环境下的使用范围，工艺简单，成本低。2、介电性能随频率的变化曲线如图2所示。本专利技术获得的负介电材料，负值数值较小。弱负介电有利于阻抗匹配，可以应用于电磁衰减，电磁吸波等领域。介电损耗相比于超材料也较小，低损耗是实现负折射的必要条件。3、本专利技术拓宽了实现负介电材料的途径，除了超材料、绝缘-导体异质复合材料以外，在陶瓷中也可通过介电共振实现负介电。附图说明图1为制备得到钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的SEM照片；图2为制备得到的钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的介电常数和介电损耗随频率变化的曲线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术所保护范围不限于此。实施例1：（1）称量19.73gBaCO3和7.99gTiO2，以300r/min的转速高能球磨6h后，将粉体80℃干燥，300目筛子过筛，在1200℃煅烧2h，得到BaTiO3粉体。（2）称量11.29gY2O3和7.98gFe2O3，以300r/min的转速球磨10h，将粉体干燥过筛，100℃烘干，然后300目筛子过筛，1300℃烧结6h得到YIG粉体。（3）再按照摩尔百分比95:5称量BaTiO3与YIG粉体，二次球磨混合12h，将粉体干燥过筛，将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中成型。成型压力为30MPa。（4）将上述预压成型的陶瓷片，置于马弗炉中1100℃烧结2h，烧结后粉体如图1所示。实施例2：（1）称量9.87gBaCO3和4.00gTiO2，以300r/min的转速高能球磨6h后，将粉体80℃干燥，300目筛子过筛，在1200℃煅烧2h，得到BaTiO3粉体。（2）称量5.65gY2O3和3.99gFe2O3，以300r/min的转速球磨10h，将粉体干燥过筛，100℃烘干，然后300目筛子过筛，1300℃烧结6h得到YIG粉体。（3）再按照摩尔百分比90:10称量BaTiO3与YIG粉体，二次球磨混合12h，将粉体干燥过筛，将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中成型。成型压力为30MPa。（4）将上述预压成型的陶瓷片，置于马弗炉中1100℃烧结2h。实施例3：（1）称量14.81gBaCO3和11.99gTiO2，以300r/min的转速高能球磨6h后，将粉体80℃干燥，300目筛子过筛，在1200℃煅烧2h，得到BaTiO3粉体。（2）称量8.48gY2O3和5.99gFe2O3，以300r/min的转速球磨10h，将粉体干燥过筛，100℃烘干，然后300目筛子过筛，1300℃烧结6h得到YIG粉体。（3）再按照摩尔百分比85:15称量BaTiO3与YIG粉体，二次球磨混合12h，将粉体干燥过筛，将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中成型。成型压力为30MPa。（4）将上述预压成型的陶瓷片，置于马弗炉中1100℃烧结2h。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有负介电常数钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）按照化学计量比称量碳酸钡（BaCO3）和氧化钛（TiO2）以300 r/min的转速高能球磨6h后，将粉体干燥过筛，在1200℃煅烧2 h，得到纯钛酸钡（BaTiO3）粉体；（2）按照化学计量比称量氧化钇（Y2O3）和氧化铁（Fe2O3），以酒精为球磨介质，以300 r/min的转速球磨10h，将粉体干燥过筛，100℃烘干，然后300目筛子过筛，1300℃烧结6h得到纯的钇铁石榴石（YIG）粉体；（3）再按照化学计量比称量BaTiO3与YIG，二次球磨混合12h，将粉体干燥过筛后，在混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中成型，成型压力为30 MPa；（4）将步骤（3）预压成型的陶瓷片，置于马弗炉中1100℃烧结2h。

【技术特征摘要】
1.一种具有负介电常数钛酸钡/钇铁石榴石复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）按照化学计量比称量碳酸钡（BaCO3）和氧化钛（TiO2）以300r/min的转速高能球磨6h后，将粉体干燥过筛，在1200℃煅烧2h，得到纯钛酸钡（BaTiO3）粉体；（2）按照化学计量比称量氧化钇（Y2O3）和氧化铁（Fe2O3），以酒精为球磨介质，以300r/min的转速球磨10h，将粉体干燥过筛，100℃烘干，然后300目筛子过筛，1300℃烧结6h得到纯的钇铁石榴石（YIG）粉体；（3）再按照化学计量比称量BaTiO3与YIG，二次球磨混合12h，将粉体干燥过筛后，在混...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩东晓，刘节华，王忠阳，孙凯，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34