低介电损耗钛酸锶钡热释电陶瓷及其制备方法技术

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，所述方法钛酸锶钡热释电陶瓷的化学组成为(Ba1-a-bSra)1-xLaxTi1-bAbO3，其中0.001≤x≤0.01，0<a<1，0≤b≤0.01，a+b<1，A选自Mn、Fe、Cu、K、Na、Al、Mg。本专利技术的BST热释电陶瓷介电损耗小，可以达到0.5%以下（零偏场），且样品纯度高、性能高、均匀性好，可满足制作非制冷红外焦平面器件的要求，有效地解决了BST陶瓷介电损耗大的问题。【专利说明】
本专利技术属于无机材料制备领域，具体涉及热释电陶瓷材料
，提供一种。
技术介绍
钛酸锶钡(BaxSivxTiO3OKxO，BST)陶瓷材料由于具有居里温度可调、介电常数高、热释电系数高等特点，使其成为热释电型非制冷红外焦平面用重要的候选材料。在制作非制冷红外焦平面器件时，BST热释电陶瓷采用的是新型的介电工作模式，即需要外加直流偏置电场，以获得需要的热释电性能。而在外加直流偏置电场后，如果BST陶瓷的介电损耗高，容易引起电绝缘性能差、电导率高，使BST陶瓷的漏电流过大，无法使用。另外，在评价红外焦平面器件中，探测率优值因子Fd是非常重要的参数，而Fd与BST陶瓷的介电损耗密切相关(公式如下): F = ^P d CvJstanS 其中P为热释电系数，Cv为比热容，ε为介电常数，tan δ为介电损耗； 介电损耗越低，Fd越高，器件的性能越好。因此，也要求BST陶瓷具有低介电损耗。然而，一般情况下，纯BST陶瓷的介电损耗较高，居里温度下的介电损耗一般在1%以上，如何有效地降低BST陶瓷的介电损耗，使BST热释电陶瓷满足制作非制冷红外焦平面器件的要求，是目前BST热释电陶瓷研究中的一个技术瓶颈。
技术实现思路
面对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种低介电损耗BST热释电陶瓷及其制备方法，以满足目前非制冷红外焦平面器件对BST材料的要求。在此，本专利技术首先提供一种低介电损耗钛酸锶钡热释电陶瓷，其化学组成为(Ba^bSra) HLaxTinAO3，其中 0.001 ^ x ^ 0.01，0〈a〈l，0 ≤ b ≤ 0.01，a+b〈l，A 选自 Mn、Fe、Cu、K、Na、Al、Mg。较佳地，所述低介电损耗钛酸锶钡热释电陶瓷在零偏场下居里温度处的介电损耗(0.5%。本专利技术的BST热释电陶瓷介电损耗小，可以达到0.5%以下(零偏场)，且样品纯度高、性能高、均匀性好，可满足制作非制冷红外焦平面器件的要求，有效地解决了 BST陶瓷介电损耗大的问题。又，本专利技术还提供一种上述低介电损耗钛酸锶钡热释电陶瓷的制备方法，包括: Cl)按照化学计量比称取原料BaC03、SrCO3> TiO2, La2O3以及A的氧化物和/或A的碳酸盐，采用湿法球磨工艺混合均匀，烘干后，按所述原料的重量加入4~10wt%的去离子水进行压块，在空气氛下于1000~1200°C下保温I~3小时制得钛酸锶钡块；然后对所得钛酸银钡块进行粉碎、过筛制得(BanbSra) ^LaxTihbAbO3粉体；(2 )所得(Ba1IbSra) ^xLaxTI1^bAbO3粉体采用湿法球磨工艺混合均匀，烘干后加入规定量的粘结剂，经造粒、陈化、过筛后再预压、等静压成型、排塑制得钛酸锶钡坯体；以及 (3)所得钛酸锶钡坯体在氧气气氛下于1350~1450°C时烧结制得所述低介电损耗钛酸锶钡陶瓷。本专利技术的制备方法具有工艺简单、无需特殊设备、成本低等优点，适合规模化生产，能满足工业化需求。较佳地，在步骤(1)中，湿法球磨工艺条件可为:原料、球磨介质和去离子水的质量比为1: (1.0~2.0): (1.0~1.5),球磨时间为12~26小时,所述球磨介质为玛瑙球。较佳地，在步骤(1)中，过40目筛制得(Ba1IbSra) ^xLaxTI1^bAbO3粉体。较佳地，在步骤(2)中，湿法球磨工艺条件可为:(Ba1IbSighLaxIVbAbO3粉体、球磨介质和去离子水的质量比为1: (1.5~2.0): (0.5~1.0)，球磨时间为24~48小时，所述球磨介质为玛瑙球。较佳地，在步骤(2)中，所述粘结剂为质量浓度可为2~5%的聚乙烯醇溶液，所述粘结剂的加入量可为(BanbSra) ^LaxTihbAbO3粉体质量的2~5%。较佳地，在步骤(2)中，所述陈化的时间可为22~26小时，所述排塑的温度可为750 ~850O。较佳地，在步 骤(3)中，所述烧结的工艺条件可为:以I~4°C /min的速度升温，烧结过程中通氧气，氧气流量为I~3L/mi，当升温至1350~1450°C时，保温I~5小时，然后随炉冷却至室温，关闭氧气。本专利技术有效地解决了纯BST陶瓷介电损耗高的问题，且制备方法简单、周期短、成本低，适合规模化生产，能满足实际应用的需要，具有广阔的应用前景。【专利附图】【附图说明】图1为实施例1制得的低介电损耗BST热释电陶瓷经表面抛光、热腐蚀后的扫描电镜照片； 图2为实施例1制得的低介电损耗BST热释电陶瓷在零电场下介电常数及介电损耗随温度的变化曲线图； 图3为实施例1制得的低介电损耗BST热释电陶瓷在外加直流偏置电场(850V/mm)下介电常数及介电损耗随温度的变化曲线图； 图4为对比例制得的BST热释电陶瓷在未加直流电场下介电常数和介电损耗随温度的变化曲线图。【具体实施方式】以下给出【具体实施方式】并结合附图进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术提供的制备方法可以包括下述步骤:首先按照通式(BanbSra) HLaxTihbAbO3,其中 0.001 ^ x ^ 0.01，0〈a〈l，0 ≤ b ≤ 0.01，a+b〈l，A 选自 Mn、Fe、Cu、K、Na、Al、Mg 称取化学计量比的 BaC03、SrCO3、TiO2、La2O3 以及 A 的氧化物和/或A的碳酸盐等原料粉体。原料粉体用湿法球磨工艺使所有粉体混合均匀。湿法球磨工艺条件可为:原料粉体、球磨介质和去离子水的质量比可为1: (1.0~2.0): (1.0~1.5)，球磨时间为12~26小时，所述球磨介质可采用玛瑙球。烘干后加入去离子水进行压块，在空气中合成，合成温度可为1000~1200°C，保温时间可为I~3小时，得到BST块。去离子水的加入量可为原料粉体的4~10wt%。将得到的BST块进行粉碎、过筛(例如40目筛)制得(Ba1IbSra) ^LaxTihbAbO3粉体。所得(BanbSra) ^xLaxTI1^bAbO3粉体用湿法球磨工艺使粉体混合均匀，湿法球磨工艺条件可为:(Ba1IbSra)1ILaxTihbAbO3粉体、球磨介质和去离子水的质量比可为1: (1.5~2.0): (0.5~1.0)，球磨时间为24~48小时，所述球磨介质可为玛瑙球。出料后烘干，加入一定量的粘结剂，经造粒、陈化、过筛后再预压、等静压成型，排塑，制得BST胚体。所述粘结剂可为质量浓度为2%~5%的聚乙烯醇(PVA)溶液，PVA溶液的加入量可为BST粉体质量的2%~5%。所述陈化的时间可为22~26小时。所述排塑的温度可为750~850°C。将得到的BST坯体在氧气气氛下进行烧结，烧结工艺条件可为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低介电损耗钛酸锶钡热释电陶瓷，其特征在于，其化学组成为(Ba1‑a‑bSra)1‑xLaxTi1‑bAbO3，其中0.001≤x≤0.01，0

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛朝梁，董显林，王根水，姚春华，曹菲，陈建和，闫世光，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31