玻璃材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了玻璃材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的玻璃材料包括以下摩尔百分比的组分：氧化镧：5％～25％；氧化铋：40％～70％；氧化硼：15％～40％；二氧化锆：0～10％；二氧化锡：0～10％；三氧化二钕：0～10％。本发明专利技术的玻璃材料的制备方法包括以下步骤：1)将所有原料混合进行研磨制成混合料；2)将混合料熔融，再冷却形成玻璃块体，再进行球磨，得到粉末状的玻璃材料，或者，将混合料熔融，再注入模具成型，再进行退火、切割和抛光，得到成型的玻璃材料。本发明专利技术的玻璃材料的相对介电常数较大、介电损耗低，且不含有毒元素、熔融温度较低、生产成本较低、便于制备薄膜，适合用于电子封装和玻璃薄膜芯片电容器。玻璃薄膜芯片电容器。玻璃薄膜芯片电容器。

【技术实现步骤摘要】
玻璃材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电介质材料
，具体涉及玻璃材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电介质电容器是一种常见的电容器，电介质材料会直接影响电介质电容器的性能。目前，电介质材料通常可以分为以下三种：1)陶瓷介质材料：相对介电常数较高(ε
r
>100)，但介电损耗高，且击穿强度低(<500kV/cm)；2)聚合物介质材料：介电击穿强度非常高(1MV/cm～10MV/cm)，但相对介电常数小(ε
r
<10)，且使用温度范围小(<200℃)；3)玻璃介质材料：介电击穿强度非常高(1MV/cm～20MV/cm)，介电损耗低(<10
‑3)，温度稳定性好，但介电常数较低。综上可知，现有的电介质材料均存在明显的缺点，制成的电介质电容器尚难以完全满足日益增长的实际应用要求。
[0003]近些年来，随着微波通信行业的快速发展，电子器件趋于微型化。单层电容器因具有介质损耗低、无串扰效应等优点，其比多层电容器更加符合高频率电子线路的要求，而玻璃的高介电击穿和低介电损耗特性十分符合单层电容器的性能要求。
[0004]因此，开发一种在具有低介电损耗的同时还能保持较高介电常数的玻璃介质材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供玻璃材料及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种玻璃材料，其包括以下摩尔百分比的组分：
[0008]氧化镧：5％～25％；
[0009]氧化铋：40％～70％；
[0010]氧化硼：15％～40％；
[0011]二氧化锆：0～10％；
[0012]二氧化锡：0～10％；
[0013]三氧化二钕：0～10％。
[0014]优选的，所述氧化镧、氧化硼的摩尔比为0.13～1.60:1。
[0015]进一步优选的，所述氧化镧、氧化硼的摩尔比为0.2～1:1。
[0016]更进一步优选的，所述氧化镧、氧化硼的摩尔比为0.3～0.7:1。
[0017]优选的，所述氧化铋、氧化硼的摩尔比为1～4.6:1。
[0018]进一步优选的，所述氧化铋、氧化硼的摩尔比为2～4:1。
[0019]更进一步优选的，所述氧化铋、氧化硼的摩尔比为2.2～3:1。
[0020]优选的，所述氧化铋和氧化硼的总摩尔量与二氧化锆、二氧化锡和三氧化二钕的总摩尔量的比为2.5～11:1。
[0021]进一步优选的，所述氧化铋和氧化硼的总摩尔量与二氧化锆、二氧化锡和三氧化
二钕的总摩尔量的比为4.5～10:1。
[0022]更进一步优选的，所述氧化铋和氧化硼的总摩尔量与二氧化锆、二氧化锡和三氧化二钕的总摩尔量的比为5～9.5:1。
[0023]一种如上所述的玻璃材料的制备方法包括以下步骤：
[0024]1)将氧化镧、氧化铋、氧化硼、二氧化锆、二氧化锡和三氧化二钕混合进行研磨，得到混合料；
[0025]2)将混合料熔融，再冷却形成玻璃块体，再进行球磨，得到粉末状的玻璃材料；
[0026]或者，将混合料熔融，再注入模具成型，再进行退火、切割和抛光，得到成型的玻璃材料。
[0027]优选的，步骤2)所述熔融在1000℃～1200℃下进行。
[0028]优选的，步骤2)所述退火在300℃～500℃下进行。
[0029]一种封装玻璃粉，其特征在于，包含权利要求1～4中任意一项所述的玻璃材料。
[0030]一种太阳能电池，其特征在于，包含权利要求1～4中任意一项所述的玻璃材料。
[0031]一种电容器，其特征在于，包含权利要求1～4中任意一项所述的玻璃材料。
[0032]本专利技术的有益效果是：本专利技术的玻璃材料的相对介电常数大于20(1MHz)、介电损耗低于3.5
×
10
‑3(1MHz)，且不含有毒元素、熔融温度较低、生产成本较低、便于制备薄膜，适合用于电子封装和玻璃薄膜芯片电容器。
附图说明
[0033]图1为实施例1～4的玻璃材料的XRD图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0035]实施例1：
[0036]一种玻璃材料，其组成如下表所示：
[0037]表1一种玻璃材料的组成表
[0038]组分摩尔百分比(％)氧化镧(La2O3)16.6氧化铋(Bi2O3)66.4氧化硼(B2O3)17
[0039]上述玻璃材料的制备方法包括以下步骤：
[0040]1)将氧化镧、氧化铋和氧化硼混合进行研磨，得到混合料；
[0041]2)将混合料1000℃～1200℃下熔融，再快速倒入预热至370℃的石墨模具中进行成型，再420℃～470℃下退火60min，再进行切割和抛光，得到成型的玻璃材料(厚度为3mm)。
[0042]实施例2：
[0043]一种玻璃材料，其组成如下表所示：
[0044]表2一种玻璃材料的组成表
[0045]组分摩尔百分比(％)
氧化镧(La2O3)15.1氧化铋(Bi2O3)40.4氧化硼(B2O3)35.5二氧化锆(ZrO2)9
[0046]上述玻璃材料的制备方法包括以下步骤：
[0047]1)将氧化镧、氧化铋、氧化硼和二氧化锆混合进行研磨，得到混合料；
[0048]2)将混合料1000℃～1200℃下熔融，再快速倒入预热至400℃的石墨模具中进行成型，再450℃～500℃下退火60min，再进行切割和抛光，得到成型的玻璃材料(厚度为3mm)。
[0049]实施例3：
[0050]一种玻璃材料，其组成如下表所示：
[0051]表3一种玻璃材料的组成表
[0052][0053][0054]上述玻璃材料的制备方法包括以下步骤：
[0055]1)将氧化镧、氧化铋、氧化硼和二氧化锡混合进行研磨，得到混合料；
[0056]2)将混合料1000℃～1200℃下熔融，再快速倒入预热至350℃的石墨模具中进行成型，再400℃～450℃下退火60min，再进行切割和抛光，得到成型的玻璃材料(厚度为3mm)。
[0057]实施例4：
[0058]一种玻璃材料，其组成如下表所示：
[0059]表4一种玻璃材料的组成表
[0060]组分摩尔百分比(％)氧化镧(La2O3)22.7氧化铋(Bi2O3)40.4氧化硼(B2O3)27.9三氧化二钕(Nd2O3)9
[0061]上述玻璃材料的制备方法包括以下步骤：
[0062]1)将氧化镧、氧化铋、氧化硼和三氧化二钕混合进行研磨，得到混合料；
[0063]2)将混合料1000℃～1200本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃材料，其特征在于，包括以下摩尔百分比的组分：氧化镧：5％～25％；氧化铋：40％～70％；氧化硼：15％～40％；二氧化锆：0～10％；二氧化锡：0～10％；三氧化二钕：0～10％。2.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于：所述氧化镧、氧化硼的摩尔比为0.13～1.60:1。3.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于：所述氧化铋、氧化硼的摩尔比为1～4.6:1。4.根据权利要求1所述的玻璃材料，其特征在于：所述氧化铋和氧化硼的总摩尔量与二氧化锆、二氧化锡和三氧化二钕的总摩尔量的比为2.5～11:1。5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的玻璃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将氧化镧、氧化铋、氧化硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明，章忠健，蒋存涛，刘振航，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：