一种具有超高介电常数的陶瓷及其制备方法及利用该陶瓷制备绝缘电极的方法技术

本发明专利技术涉及一种具有超高介电常数的陶瓷及其制备方法及利用该陶瓷制备绝缘电极的方法。本发明专利技术制作的陶瓷绝缘电极，由于陶瓷材料具有超高的介电常数，绝缘电极厚度可以适当的厚以保证电极的机械强度及耐压强度，面积可以较小，且以阵列的形式组装，可以制作成适合与身体不同部位贴合的形状；绝缘电极与皮肤接触的表面涂上具有生物相容性和弹性的明胶，使绝缘可以长时间、紧密的与皮肤贴合；工作时绝缘电极的温度可以被实时监控，便于及时调节激励信号。这些益处使得本发明专利技术的陶瓷绝缘电极用于肿瘤电场治疗仪等时，具有显著的治疗效果，在医疗电场治疗领域适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有超高介电常数的陶瓷及其制备方法及利用该陶瓷制备绝缘电极的方法
本专利技术涉及一种用于肿瘤治疗仪的具有超高介电常数的陶瓷绝缘电极材料，属于功能陶瓷

技术介绍
众所周知，所有的活体都通过细胞分裂增殖。而恶性肿瘤相比与正常组织的分裂增殖的速度要迅速很多。这种迅速增长使得肿瘤占据不断增长的空间并损害或破坏与之相邻的组织。针对恶性肿瘤细胞快速增殖的特点，目前治疗肿瘤普遍采用的放射治疗和各种化学药剂化疗，这些治疗方法灭杀肿瘤细胞的同时，不可避免的对患者的正常组织同样造成伤害。医学上，电场和电流被用于治疗目的有很多年了。常规的是通过一对导电电极，在导电电极间维持一个电位差，通过电位差在患者体内产生电流，此类电流属于电荷传导电流。这些电流或用于刺激组织（如心脏起搏器、大脑刺激器等），或利用患者身体充当电阻在患者体内产生热（如肿瘤切除、其它病体组织切除、灼烧等）。这种方法电流是通过与患者身体接触的导电电极输送到目标组织区域范围，将破坏目标组织附近所有的细胞，同样会对患者正常组织造成伤害。另外一种电治疗方法是利用高频振荡电流，定向加到目标组织上。此类方法中，由信号源产生的电能经导体传到身体附近，通过成对的绝缘材料（绝缘电极）以电容耦合的方式传送到目标组织。这种电场仅产生位移电流，作用于患者组织时，主要根据组织的介电特性工作。肿瘤细胞在分裂的状态时与正常细胞在特定频率下（如100KHz~500KHz），具有不同的极化特性。在一定电场强度、特定频率的电场作用下，处于分裂状态的细胞由于极化作用，在分裂结合部的压力增大，导致正在分裂的肿瘤细胞被破坏。从而，医学上可以利用特定频率的电场对分裂增殖状态的肿瘤细胞进行有选择的破坏，而没有分裂的正常细胞将不会受到破坏这一特点来治疗肿瘤。利用此原理治疗肿瘤时，一对充当电容的绝缘材料作为核心部件，一个表面分别通过金属电极(金属电极作为电容的一个电极面)、PCB板、导线与信号源相连，另一表面分别与身体两侧的皮肤（皮肤可视为电容的另一个电极面）紧密接触，形成：绝缘材料（绝缘电极）—目标组织—绝缘材料（绝缘电极）的电容串联模式。此种情况下，一方面，为了能使绝缘电极材料和身体皮肤紧密贴合，绝缘材电极料的面积不宜太大；另一方面为了使施加到目标组织上的场强破坏力足够，一对作为耦合电容的绝缘电极材料需要有足够大的电容，根据电容串联分压原理，电容越大，分压越小，信号源所施加的电压在绝缘电极材料上的压降越小。提高绝缘电极材料的途径有增大面积、降低厚度、使用具有高介电常数的材料三个途径，而增大面积不利于绝缘电极与身体的贴合、降低厚度则会造成机械强度及耐电压强度的下降（不利于增加场强）。所以制备较高频率下（如100KHz~500KHz）具有超高介电常数绝缘材料是用高频电场治疗肿瘤的关键因素；又因为绝缘电极在工作时要被施加一定的电场，所以绝缘电极在工作时，会由于自身的介电损耗而发热导致绝缘电极温度升高，这对治疗是不利的，所以还希望绝缘电极自身的介电损耗要小；同时希望在治疗时能实时准确的监控到绝缘电极自身的温度，以便于通过及时的调节信号来控制绝缘电极的温升；另外，为了避免皮肤和绝缘电极间的空气影响到绝缘电极的电容量，绝缘电极与身体皮肤之间要长时间紧密接触，至少绝缘电极和皮肤接触的一面要具有弹性和生物相容性。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种在较高频率下（如100KHz~500KHz）具有超高介电常数、低介电损耗的介质陶瓷材料及利用该陶瓷材料制备电容量大、介电损耗低、耐电压强度高、便于准确方便的监控极温度、具有生物相容性且能有一定弹性的绝缘电极的方法。利用该方法制备的陶瓷材料在较高的频率下具有超高的介电常数（例如大于20000）、较低的介电损耗（例如<0.1）；因而以此陶瓷材料制备的绝缘电极在较小的面积、合适的厚度下可以具有大的电容（例如大于30nF）、较低的介电损耗、高的耐电压强度；同时本专利技术制备的绝缘电极还便于实时监控绝缘电极温度、具有一定弹性能和皮肤紧密接触且具有生物相容性。为此本专利技术采用的技术方案是：一种具有超高介电常数的陶瓷，髙介电常数陶瓷材料具有以下的化学通式：PbaSrbTicNbdMgeO3+0.05wt.%Li2CO3；a、b、c、d、e为各元素的摩尔含量。所述通式中a、b、c、d、e取值范围应满足：0.90≤a≤0.99；0.02≤b≤0.10；0.05≤c≤0.10；0.58≤d≤0.64；0.29≤e≤0.33；0.99≤a+b≤1.01；c+d+e=1；1.93≤d/e≤1.985。一种具有超高介电常数的陶瓷的制备方法，先加入各种原料制备形成所述PbaSrbTicNbdMgeO3，然后加入Li2CO3制备成所述PbaSrbTicNbdMgeO3+0.05wt.%Li2CO3；进一步的，按照以下步骤制备：A.将分析纯的Pb3O4、SrCO3、TiO2、Nb2O5、MgO、Li2CO3按计量比称量配制，经湿式球磨混合5~10小时；料：水=1:0.3~0.8，干燥后得到混合物；B.将步骤A所得的混合物材料在800~1000℃下煅烧2~6小时，得到预合成陶瓷料块；C.将预合成陶瓷料块添加水和PVA水溶液经湿式球磨粉碎混合18~24小时，料：水：PVA水溶液=1:0.1~0.5:0.07~0.15，粉碎后的料浆喷雾造粒后得到造粒料粉，所述喷雾造粒为离心式喷雾造粒；D.将步骤C所得造粒料粉利用相应的成型模具成型得到相应的陶瓷坯体；E.将步骤D所压制的陶瓷坯体先在700℃~900℃温度下排塑；后在1200℃~1320℃范围内保温2h~4h烧结，得到高介电常数陶瓷片。进一步的，所述D步骤中，在所述陶瓷坯体中心部位设有一个容纳温度传感器芯片的通孔。一种绝缘电极的的制备方法，在所述E步骤后，进行以下步骤：F.将步骤E所得陶瓷片研磨加工至0.5~1.5mm厚，在陶瓷绝缘电极和PCB板连接的一个表面，镀涂上金属电极，所述金属电极图案在陶瓷片内外边缘处都留有绝缘边，留边尺寸为0.3~1.5mm；G.将步骤F制得的单面镀涂有金属电极的陶瓷绝缘电极贴装在柔性线路板上，同时在线路板上陶瓷片中心通孔位置，贴装一枚温度传感器芯片，贴装为回流焊贴片工艺；H.将步骤G所得贴装好的绝缘电极与皮肤接触的表面，覆上一层具有弹性和良好生物相容性的水凝胶。本专利技术的优点是：本专利技术获得了一种具有超高介电常数、较小介电损耗的陶瓷材料，以及以此材料制作的陶瓷绝缘电极的方法。本专利技术制作的陶瓷绝缘电极，由于陶瓷材料具有超高的介电常数，绝缘电极厚度可以适当的厚以保证电极的机械强度及耐压强度，面积可以较小，且以阵列的形式组装，可以制作成适合与身体不同部位贴合的形状；绝缘电极与皮肤接触的表面涂上具有生物相容性和弹性的明胶，使绝缘可以长时间、紧密的与皮肤贴合；工作时绝缘电极的温度可以被实时监控，便于及时调节激励信号。这些益处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有超高介电常数的陶瓷，其特征在于，髙介电常数陶瓷材料具有以下的化学通式：/nPb

【技术特征摘要】
1.一种具有超高介电常数的陶瓷，其特征在于，髙介电常数陶瓷材料具有以下的化学通式：
PbaSrbTicNbdMgeO3+0.05wt.%Li2CO3；
a、b、c、d、e为各元素的摩尔含量。


2.根据权利要求1所述的一种具有超高介电常数的陶瓷，其特征在于，通式中a、b、c、d、e取值范围应满足：
0.90≤a≤0.99；
0.02≤b≤0.10；
0.05≤c≤0.10；
0.58≤d≤0.64；
0.29≤e≤0.33；
0.99≤a+b≤1.01；
c+d+e=1；
1.93≤d/e≤1.985。


3.一种具有超高介电常数的陶瓷的制备方法，其特征在于，先加入各种原料制备形成所述PbaSrbTicNbdMgeO3，然后加入Li2CO3制备成所述PbaSrbTicNbdMgeO3+0.05wt.%Li2CO3。


4.根据权利要求3所述的一种具有超高介电常数的陶瓷的制备方法，其特征在于，按照以下步骤制备：
A.将分析纯的Pb3O4、SrCO3、TiO2、Nb2O5、MgO、Li2CO3按计量比称量配制，经湿式球磨混合5~10小时；料：水=1:0.3~0.8，干燥后得到混合物；
B.将步骤A所得的混合物材料在800~1000℃下煅...

【专利技术属性】
技术研发人员：严格，赵明，黄志紧，陈思源，汪玮玺，
申请(专利权)人：江苏江佳电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32