【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能陶瓷领域，具体是一种介电陶瓷材料和介电陶瓷层及其制备方法、一种电容器。
技术介绍
1、电子信息领域的发展推动了储能装置的轻型化，小型化和集成化。介电电容器作为电气储能装置的核心部件，因高功率密度和快速的充放电速率被广泛应用于脉冲电力系统。其中，陶瓷电容器由于好的介电性能，耐高温高压特性成为了主流选择。然而，介电电容器对于电化学电容器低的储能性能限制了进一步的应用。提高介电电容器的储能性能已经成为了当前的研究热点。早期的研究聚焦于pb基储能陶瓷，这是由于pb离子的6s和o离子的2p轨道杂化有利于获得高的饱和极化强度。考虑到pb基的毒性，我们倾向于用类似于pb离子轨道杂化方试的bi离子来取代pb离子。同时，ti离子的3d和o离子的2p杂化对铁电性有积极的影响。综上，bi0.5na0.5tio3(bnt)基储能陶瓷有望得到广阔的发展。
2、具有钙钛矿结构的储能陶瓷电容器表现出独特的极化机制。通常而言，铁电陶瓷由于大的铁电畴结构会产生高的饱和极化，但也同时伴随着高的残余极化，这导致了高的迟滞损耗。传统的弛豫性改进固然会增加储能陶瓷的极化响应，然而这不可避免地会造成饱和极化强度的降低。与此相比，反铁电材料在极化过程中由于特殊的极化机制，往往表现出更好的储能性能。反铁电体的相邻离子联线上的偶极子呈反平行排列，宏观上自发极化强度为零。当电场达到相开关场后，诱导反铁电-铁电相的可逆转变，极化在一定程度上激增。移除应用电场后电畴回归反平行态，产生近似0的残余极化。以上表明反铁电(afe)具有更大的储能潜力。此外，考虑
3、与低剩余极化的反铁电体类似，在各种部分钙钛矿材料中已经描述了具有抑制剩余极化值的“束腰”p-e滞后线，例如pb(zr，ti)o3，bifeo3基和(bi0.5na0.5)tio3基陶瓷，这被称为类反铁电特性。第一性原理模拟表明，无缺陷铁电材料的p-e滞后环是具有不均匀偶极子的中间调制相的结果，这解释了铁电和反铁电阶的共存。因此通过调控相结构来诱导类反铁电特性来优化铁电陶瓷的储能特性从理论上是来讲是一种可行的办法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于一种介电陶瓷材料和介电陶瓷层及其制备方法、一种电容器，本专利技术提供的介电陶瓷材料具有铁电-反铁电共存特性，稳定性优良，同时具有极低的介电损耗和极高的储能密度。
2、本专利技术提供了一种介电陶瓷材料，其具有式i结构；
3、(1-x)bianabsrc-xca1-yla2y/3tio3式i；
4、其中，0.1≤x≤0.5；0.1≤y≤0.9；
5、a+b+c＝0.965；0.2≤a≤0.5；0.2≤b≤0.5；0≤c≤0.3。
6、在本专利技术的某些实施例中，式i中，0.10≤x≤0.30；0.10≤y≤0.30；0.3≤a≤0.4；0.3≤b≤0.4；0.2≤c≤0.3。
7、进一步地，式i中，0.10≤x≤0.30；y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245；即上述具有式i结构的化合物可以式i-1表示，(1-x)bi0.395na0.325sr0.245-xca0.7la0.2tio3式i-1。
8、在一个实施例中，式i中，x＝0.10；y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245；即上述具有式i结构的化合物可以式i-2表示，0.9bi0.395na0.325sr0.245-0.1ca0.7la0.2tio3式i-2；或者，x＝0.15；y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245；即上述具有式i结构的化合物可以式i-3表示，0.85bi0.395na0.325sr0.245-0.15ca0.7la0.2tio3式i-3；或者，式i中，x＝0.20；y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245；即上述具有式i结构的化合物可以式i-4表示，0.8bi0.395na0.325sr0.245-0.2ca0.7la0.2tio3式i-4；或者，式i中，x＝0.25；y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245；即上述具有式i结构的化合物可以式i-5表示，0.75bi0.395na0.325sr0.245-0.25ca0.7la0.2tio3式i-5。
9、本专利技术还提供了上述介电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
10、将bi源、na源、sr源、ca源、la源和ti源的混合物进行煅烧，得到介电陶瓷材料。
11、具体而言，本专利技术将bi源、na源、sr源、ca源、la源和ti源混合，得到bi源、na源、sr源、ca源、la源和ti源的混合物；将所述混合物进行第一研磨和煅烧后，得到介电陶瓷材料。在一些实施例中，专利技术将bi源、na源、sr源、ca源、la源和ti源混合，得到bi源、na源、sr源、ca源、la源和ti源的混合物；将所述混合物进行第一球磨、干燥和煅烧后，得到介电陶瓷材料。在本专利技术的某些实施例中，所述研磨的时间为14h～16h，优选为15h。在本专利技术的某些实施例中，所述煅烧的温度为800℃～900℃，优选为900℃；所述煅烧的时间为2h～3h，优选为3h。
12、本专利技术所述bi源、na源、sr源和ti源为基体原料，所述ca源和la源为调控原料。在本专利技术的某些实施例中，所述bi源选自bi的碳酸盐或者bi的氧化物；所述na源选自na的碳酸盐或者na的氧化物；所述sr源选自sr的碳酸盐或者sr的氧化物；所述ti源选自ti的碳酸盐或者ti的氧化物；所述la源选自la的碳酸盐或者la的氧化物；所述ca源选自ca的碳酸盐或者ca的氧化物。在一些实施例中，所述bi源选自bi2o3；所述na源选自na2co3；所述sr源选自srco3；所述ti源选自tio2；所述la源选自la2o3；所述ca源选自caco3。优选地，上述bi源、na源、sr源、ca源、la源和ti源的纯度大于99％。
13、本专利技术提供了一种介电陶瓷层，其由上述的介电陶瓷材料和粘结剂制备得到。具体而言，本专利技术所述介电陶瓷层的制备方法，包括以下步骤：将上述的介电陶瓷材料和粘结剂混合，造粒，压制成型，排胶，烧结，得到介电陶瓷层。
14、在本专利技术的某些实施例中，将上述的介电陶瓷材料进行第二研磨后和粘结剂混合，造粒，压制成型，得到陶瓷胚体；将所述陶瓷胚体进行排胶和烧结，得到介电陶瓷层。
15、在一些实施例中，将上述的介电陶瓷材料进行第二球磨和干燥后和粘结剂混合，造粒，压制成型，得到陶瓷胚体；将所述陶瓷胚体进行排胶和烧结，得到介电陶瓷层。
16、在一些实施例中，本专利技术所述粘结剂选自聚乙烯醇、氰基丙烯酸酯-聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛酯或者氰基丙烯酸酯中的至少一种。在一个实施例中，本专利技术所述粘结剂选自质量浓度为6％～10％的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种介电陶瓷材料，其特征在于，其具有式I结构；
2.根据权利要求1所述的介电陶瓷材料，其特征在于，0.10≤x≤0.30；0.10≤y≤0.30；0.3≤a≤0.4；0.3≤b≤0.4；0.2≤c≤0.3。
3.根据权利要求2所述的介电陶瓷材料，其特征在于，y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245。
4.根据权利要求3所述的介电陶瓷材料，其特征在于，x＝0.10；或者，x＝0.15；或者，x＝0.20；或者，x＝0.25。
5.权利要求1～4中任一所述的介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述Bi源选自Bi的碳酸盐或者Bi的氧化物；
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为800℃～900℃；所述煅烧的时间为2h～3h。
8.一种介电陶瓷层，其特征在于，其由权利要求1～4中任一所述的介电陶瓷材料和粘结剂制备得到。
9.一种介电陶瓷层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.
...【技术特征摘要】
1.一种介电陶瓷材料，其特征在于，其具有式i结构；
2.根据权利要求1所述的介电陶瓷材料，其特征在于，0.10≤x≤0.30；0.10≤y≤0.30；0.3≤a≤0.4；0.3≤b≤0.4；0.2≤c≤0.3。
3.根据权利要求2所述的介电陶瓷材料，其特征在于，y＝0.3；a＝0.395；b＝0.325；c＝0.245。
4.根据权利要求3所述的介电陶瓷材料，其特征在于，x＝0.10；或者，x＝0.15；或者，x＝0.20；或者，x＝0.25。
5.权利要求1～...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆钧飞，梁佳锦，
申请(专利权)人：苏州陶逆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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