一种高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷，以化学通式NdxSr1-1.5xTiO3表示，其中x为Nd的摩尔数，0＜x≤0.2。此外还公开了上述高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法。本发明专利技术显著提高了钛酸锶陶瓷产品的相对介电常数，与此同时也保证并增加了耐电压强度，实现了钛酸锶陶瓷体系材料的技术突破，从而有效提高了钛酸锶陶瓷产品的储能密度及综合性能，拓展了其作为高压储能介电材料的应用领域，能够极大地促进该体系材料的推广和应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及一种钛酸锶陶瓷及其制备方法。
技术介绍
钛酸锶(SrTiO3)陶瓷是一种重要的功能材料，广泛应用于电子、机械工业等领域。 室温下钛酸锶陶瓷为立方相结构，是顺电体，具有较高的相对介电常数(ε ^ 300)，而且由于其不像铁电体陶瓷(如BaTiO3)那样内部存在畴壁的不稳定，因此钛酸锶陶瓷还具有较高的耐电压强度(样品厚度为1. 0士0. 05mm时& 10kV/mm)，从而具备同时具有较高ε r 和&的独特性质。为此近年来，钛酸锶基陶瓷被认为是极具发展潜力的固态储能介质材料体系之一。由于钛酸锶陶瓷可近似认为是线性电介质，因此其作为固态储能介质材料应用的储能密度Y可用下式表达r =，其中ε ^为相对介电常数，E为对陶瓷施加的电场强度。由此可见，钛酸锶陶瓷中实现更高储能密度的关键在于同时获得更高的相对介电常数和耐电压强度。然而，由于介质材料的相对介电常数和耐电压强度是一对相对矛盾的参数，因此钛酸锶基陶瓷储能材料的研究一直没有取得突破性的进展，现有技术在获得更高相对介电常数的同时，其耐电压强度便显著降低；而在保证耐电压强度的情况下，相对介电常数又不能得到显著的提高。因此，现有技术钛酸锶基陶瓷储能密度难以有效提高，其综合性能也受到了很大的影响，从而限制了钛酸锶基陶瓷的使用范围，其推广和应用也受到了阻碍。为此，如何获得同时兼顾具有高介电常数和较高耐电压强度的钛酸锶陶瓷是目前急需解决和突破的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时兼顾具有高介电常数和较高耐电压强度的稀土掺杂钛酸锶陶瓷，从而有效提高陶瓷产品的储能密度，拓展其在作为高压储能介电材料的应用领域。本专利技术的另一目的在于提供上述高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现本专利技术提供的一种高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷，以化学通式NdxSiVuxTiO3表示，其中X为Nd的摩尔数，0 < X ^ 0. 2，优选0. 008彡X彡0. 2。本专利技术的另一目的通过以下技术方案予以实现本专利技术提供的上述高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法，包括以下步骤(1)将SrC03、Nd2O3和TW2按照所述化学通式称取配料作为原料；(2)所述原料球磨混合，烘干后获得混合粉料；(3)所述混合粉料在1050 1200°C温度下保温3 5小时合成得到NdxSr1^5xTiO3粉料；(4)所述NdxSiVuxTiO3粉料进行二次球磨后，烘干造粒、压制成型得到陶瓷坯体；(5)所述陶瓷坯体升温排塑后，在1250 1380°C温度下烧结保温2 6小时，制得化学组成为NdxSr1I5xTiO3的高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷。进一步地，本专利技术所述步骤中，以水为介质、按质量比原料/粉料球 水=1 1.2 1 1. 2球磨6 10小时。进一步地，本专利技术所述步骤⑷中，以浓度为1. 0 5. Owt%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂进行造粒，其用量为所述NdxSr1I5xTiO3粉料重量的5 15wt%。本专利技术具有以下有益效果本专利技术所采用的稀土掺杂钛酸锶陶瓷配方体系显著提高了陶瓷产品的相对介电常数，与此同时也保证并增加了耐电压强度，实现了钛酸锶陶瓷体系材料的技术突破，从而有效提高了陶瓷产品的储能密度及综合性能，拓展了其作为高压储能介电材料的应用领域。同时，本专利技术制备方法工艺简单，所采用的配方体系增加了物质的传输过程，即加速了物质的扩散过程，从而大大降低了烧结温度，制备过程易于控制，陶瓷产品质量稳定可靠， 能够极大地促进该体系材料的推广和应用。附图说明下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步的详细描述图1是本专利技术实施例高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷样品的的XRD图谱。具体实施例方式本专利技术实施例高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷，其化学通式为NdxSiVuxTiO3，采用分析纯SrC03、Nd203和T^2为起始原料进行制备。各实施例其化学通式中的配方参数以及制备过程中的原料用量如表1所示。表1实施例一 六稀土掺杂钛酸锶陶瓷的配方参数及原料用量权利要求1.一种高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷，其特征在于以化学通式NdxSivuxTiO3表示， 其中χ为Nd的摩尔数，0 < χ彡0. 2。2.根据权利要求1所述的高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷，其特征在于所述χ为 0. 008 ^ χ ^ 0. 2。3.权利要求1、2之一所述高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法，包括以下步骤(1)将SrC03、Nd2O3和TiA按照所述化学通式称取配料作为原料；(2)所述原料球磨混合，烘干后获得混合粉料；(3)所述混合粉料在1050 1200°C温度下保温3 5小时合成得到NdxSr1I5xTiO3粉料；(4)所述NdxSivuxTiO3粉料进行二次球磨后，烘干造粒、压制成型得到陶瓷坯体；(5)所述陶瓷坯体升温排塑后，在1250 1380°C温度下烧结保温2 6小时，制得化学组成为NdxSivuxTiO3的高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷。4.根据权利要求3所述的高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤0)/(4)中，以水为介质、按质量比原料/粉料球水=1 1.2 1 1.2球磨 6 10小时。5.根据权利要求3或4所述的高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法，其特征在于 所述步骤中，以浓度为1. 0 5. 的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂进行造粒，其用量为所述NdxSrK5xTiO3粉料重量的5 15wt%。全文摘要本专利技术公开了一种高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷，以化学通式NdxSr1-1.5xTiO3表示，其中x为Nd的摩尔数，0＜x≤0.2。此外还公开了上述高介耐压稀土掺杂钛酸锶陶瓷的制备方法。本专利技术显著提高了钛酸锶陶瓷产品的相对介电常数，与此同时也保证并增加了耐电压强度，实现了钛酸锶陶瓷体系材料的技术突破，从而有效提高了钛酸锶陶瓷产品的储能密度及综合性能，拓展了其作为高压储能介电材料的应用领域，能够极大地促进该体系材料的推广和应用。文档编号C04B35/47GK102515747SQ20111042856公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日专利技术者李月明, 沈宗洋, 王竹梅, 骆雯琴 申请人:景德镇陶瓷学院本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宗洋，骆雯琴，李月明，王竹梅，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷学院，
类型：发明
国别省市：