CN107746206B - 一种高储能密度介质材料及其制备方法 - Google Patents

一种高储能密度介质材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107746206B
CN107746206B CN201711045289.9A CN201711045289A CN107746206B CN 107746206 B CN107746206 B CN 107746206B CN 201711045289 A CN201711045289 A CN 201711045289A CN 107746206 B CN107746206 B CN 107746206B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bstz
preparation
energy
storage density
dielectric material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711045289.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107746206A (zh
Inventor
郑兴华
贾志伟
任治兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201711045289.9A priority Critical patent/CN107746206B/zh
Publication of CN107746206A publication Critical patent/CN107746206A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107746206B publication Critical patent/CN107746206B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/30—Oxides other than silica
    • C04B14/305—Titanium oxide, e.g. titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高储能密度介质材料及其制备方法，所述的介质材料由BSTZ陶瓷粉体和热固性聚合物复合而成，其中，BSTZ陶瓷粉体由化学组成为Ba0.75Sr0.25Ti1‑xZrxO3，其中x=0～0.25的单相粉体球磨制成，热固性聚合物为氰酸酯，其制备方法为1.先合成BSTZ陶瓷粉体；2.将合成的BSTZ粉体压制或者流延成圆形或者方形坯体；3.将BSTZ坯体与氰酸酯复合，获得致密的储能介质材料，与现有技术相比，本发明制备的储能介质材料制备工艺简单，具有介电常数高（>200）、介电损耗低（<0.02）、击穿电场强度高（>150.0kV/mm）、储能密度高（>20.00J/cm3），在脉冲功率储能系统中具有广泛的应用前景。

Description

一种高储能密度介质材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电介质储能材料领域，尤其是具体涉及一种高储能密度介质材料及其制备方法。
背景技术
近年来在电子工业领域，高储能密度器件越来越受到人们的关注，研究新的高储能器件迫在眉睫，相比较于传统的储能器件，电介质电容器利用极化电荷来存储电能，其充放电速率以及放电功率密度比传统储能器件高几个数量级；另外，其具有更好的稳定性，在脉冲功率技术领域，混合动力汽车方面需求较大，具有很高的应用前景,但是目前的电介质储能电容器的储能密度还远远达不到应用的需求，因此在保持其高功能密度的前提下如何提高电介质材料的储能密度成为研究重点。
在电介质储能材料中，其储能密度用来表示，其中ε0为真空介电常数，εr为相对介电常数，E为电场强度，可以看出电介质储能材料的储能密度由两个因素决定：介电常数和击穿电场强度。目前电容器储能器件的电介质材料主要有TiO2、BaTiO3、Ba1- xSrxTiO3等，都具有较高的介电常数，尤其是Ba1-xSrxTiO3(BST)因其具备高的介电常数和低介电损耗，得到了广泛的研究，但是，Ba1-xSrxTiO3陶瓷的介电强度一般低于8kV/mm，不利于获得较高的储能密度，另外，单一成分Ba1-xSrxTiO3陶瓷介电常数随温度变化较大，不利于器件工作的稳定性。
专利(201510243383)通过用Ca、Sn对BaTiO3的A位和B位同时进行置换改性，获得了高介电常数和较低的介电损耗。专利(201410606390)用环氧树脂改性的BaTiO3陶瓷粉料与PVDF复合，大大提高了其击穿电场强度。专利(201210150158.8)通过在SrTiO3中添加MgO，将击穿电场强度提高到17.4kV/mm，获得了0.36J/cm3的储能密度。专利(201610540311.6)通过引入堇青石玻璃，提高了储能性能，获得了高介电常数(>1600)、高击穿电场强度(>18.0kV/mm)和高储能密度(>2.50J/cm3)。
上述专利公开的技术方案研究获得的材料虽然介电常数较高，但击穿电场强度较低(<20kV/mm)，因此储能密度相对较低，难以满足相应应用要求，而且相应陶瓷材料需要高温烧结，不利于节能减排的发展趋势。而聚合物材料虽然介电常数较低(<5)，但是其击穿电场强度高达300kV/mm以上，从而能够获得较高的储能密度。根据储能密度公式可知，储能密度的提高必须具备两个因素，高的介电常数和高的介电强度，因此，陶瓷/聚合物复合材料在电介质储能领域具有重要的研究意义。氰酸酯树脂(CE，Cyanate Easter)具有优异的力学性能、介电性能、耐热性能(Tg>200℃)和良好工艺性能，被广泛的应用在高频高速通讯电子设备的印刷电路板、先进雷达罩和航空航天领域等。
故本专利将氰酸酯与BSTZ陶瓷复合，提高材料的击穿电场强度，同时通过氰酸酯树脂的自固化为坯体提供一定的机械强度，获得高储能密度、功率密度的免烧BST陶瓷基复合材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有高储能密度、功率密度的高储能密度介质材料及其制备方法，通过在BSTZ陶瓷粉体中引入氰酸酯，使制得的介质材料不但显著提高击穿电场强度，还改善了BSTZ陶瓷的储能密度较低的缺点，而且免去了高温烧结环节，并且所制得的材料具有高介电常数、高击穿电场强度和高储能密度、功率密度。
为了实现上述的技术方案，本发明的技术方案为：
一种高储能密度介质材料，其由BSTZ陶瓷粉体和热固性聚合物复合而成，所述BSTZ陶瓷粉体由化学组成为Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0～0.25的单相粉体球磨制成，所述的热固性聚合物为氰酸酯。
进一步，所述介质材料的介电常数＞200，介电损耗＜0.02，击穿电场强度＞150.0kV/mm，储能密度＞20.0J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-15.0％～2.0％。
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0～0.25的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末进行球磨混合，然后将混合物置于1150～1250℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行造粒，然后在50～200MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至180～240℃，并在该温度条件下进行固化处理，即可制得所需的高储能密度介质材料。
进一步，步骤(1)中所述的球磨为加入有去离子水作为球磨介质的湿球磨，球磨时间为16～24h。
进一步，所述步骤(2)中的BSTZ单相陶瓷粉体的造粒方式为喷雾造粒。
进一步，所述步骤(2)中压制成的BSTZ陶瓷坯体为圆形或方形结构。
进一步，所述的氰酸酯在170℃温度下进行加热融化呈淡黄色液态。
进一步，所述步骤(3)中所述的抽真空处理的时间为0.5h。
进一步，所述步骤(3)中进行固化处理的时间为4h。
采用上述的技术方案，本发明相较于现有技术所具有的优点为：利用BSTZ陶瓷粉体和热固性聚合物氰酸酯所复合而成的介质材料不仅具有高储能密度、功率密度，而且还免去了煅烧烧结的处理工序，起到了节能的效果，另外，本发明所采用的原料及最终制得的介质材料为环境友好材料，其均不含有对环境有害的Pb、Bi、Cd等成分，而且其所制取的工艺方法简单、便于规模化生产，另外所制得的介质材料比现有陶瓷-聚合物复合材料具有更为优异的性能，其介电常数＞200，介电损耗＜0.02，击穿电场强度＞150.0kV/mm，储能密度＞20.0J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-15.0％～2.0％。
附图说明
图1为本发明高储能密度介质材料的SEM图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
一种高储能密度介质材料，其由BSTZ陶瓷粉体和热固性聚合物复合而成，所述BSTZ陶瓷粉体由化学组成为Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0～0.25的单相粉体球磨制成，所述的热固性聚合物为氰酸酯。
进一步，所述介质材料的介电常数＞200，介电损耗＜0.02，击穿电场强度＞150.0kV/mm，储能密度＞20.0J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-15.0％～2.0％。
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0～0.25的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末进行球磨混合，然后将混合物置于1150～1250℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行造粒，然后在50～200MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至180～240℃，并在该温度条件下进行固化处理，即可制得所需的高储能密度介质材料。
进一步，步骤(1)中所述的球磨为加入有去离子水作为球磨介质的湿球磨，球磨时间为16～24h。
进一步，所述步骤(2)中的BSTZ单相陶瓷粉体的造粒方式为喷雾造粒。
进一步，所述步骤(2)中压制成的BSTZ陶瓷坯体为圆形或方形结构。
进一步，所述的氰酸酯在170℃温度下进行加热融化呈淡黄色液态。
进一步，所述步骤(3)中所述的抽真空处理的时间为0.5h。
进一步，所述步骤(3)中进行固化处理的时间为4h。
其中，步骤(3)中氰酸酯与陶瓷坯体的添加质量比例及抽真空处理的真空度并不局限于一定的范围值。
实施例1
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合16h，然后将混合物置于1150℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在100MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至180℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为210，介电损耗为0.018，击穿电场强度为155kV/mm，储能密度为22.3J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-14.8％～2.0％。
实施例2
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0.05的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合16h，然后将混合物置于1200℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在150MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至180℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为260，介电损耗为0.020，击穿电场强度为150kV/mm，储能密度为25.9J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-14.8％～0.0％。
实施例3
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0.1的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合16h，然后将混合物置于1200℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在150MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至210℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为230，介电损耗为0.016，击穿电场强度为156kV/mm，储能密度为24.8J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-12.8％～1.5％。
实施例4
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0.15的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合24h，然后将混合物置于1200℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在150MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至210℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为210，介电损耗为0.012，击穿电场强度为160kV/mm，储能密度为23.8J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-10.5％～1.8％。
实施例5
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0.2的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合24h，然后将混合物置于1200℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在150MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至210℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为200，介电损耗为0.010，击穿电场强度为168kV/mm，储能密度为25.0J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-9.6％～2.0％。
实施例6
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0.20的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合16h，然后将混合物置于1250℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在50MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至210℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为210，介电损耗为0.010，击穿电场强度为170kV/mm，储能密度为26.8J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-9.7％～1.9％。
实施例7
一种高储能密度介质材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0.25的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末并在去离子水中进行球磨混合24h，然后将混合物置于1250℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行喷雾造粒，然后在200MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热到170℃，使其融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理0.5h后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至200℃，并在该温度条件下进行保温2h，然后再继续升温至240℃进行保温固化处理2h，即可制得所需的高储能密度介质材料。
性能测试
对本实施例所制得的介质材料进行性能测试，所得结果为：介电常数为202，介电损耗为0.008，击穿电场强度为170kV/mm，储能密度为25.8J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-9.0％～1.9％。
其中，实施例1至7所述步骤(2)中压制成的BSTZ陶瓷坯体可以为圆形或方形坯体。实施例1至7所制得的介质材料性能汇总如下表所示：
通过本发明获得的介质材料具有致密的显微结构，其SEM图如图1所示；另外，结合上表的对比结果可以表明本发明介质材料具有高介电常数、低介电损耗、良好的介电常数温度稳定性和优异的储能特性。
以上所述仅为本发明的举例说明，对于本领域的技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：其由BSTZ陶瓷粉体和热固性聚合物复合而成，所述BSTZ陶瓷粉体由化学组成为Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0～0.25的单相粉体球磨制成，所述的热固性聚合物为氰酸酯；其具体包括如下步骤：
(1)BSTZ陶瓷粉体的制备：按照化学组成Ba0.75Sr0.25Ti1-xZrxO3，其中x＝0～0.25的化学计量比分别量取BaCO3、SrCO3、TiO2和ZrO2粉末进行球磨混合，然后将混合物置于1150～1250℃的温度条件下进行处理得到BSTZ单相陶瓷粉体；
(2)BSTZ陶瓷坯体的制备：将上述制得的BSTZ单相陶瓷粉体进行造粒，然后在50～200MPa的压力下进行压制成BSTZ陶瓷坯体；
(3)介质材料的制备：将上述制得的BSTZ陶瓷坯体置于真空烘箱中烘干，同时，将氰酸酯加热融化呈淡黄色液态后，将BSTZ陶瓷坯体浸泡在氰酸酯液体中，然后再进行抽真空处理后，将BSTZ陶瓷坯体和氰酸酯液体一并升温至180～240℃，并在该温度条件下进行固化处理，即可制得所需的高储能密度介质材料；
所述介质材料的介电常数＞200，介电损耗＜0.02，击穿电场强度＞
150.0kV/mm，储能密度＞20.0J/cm3，-55～125℃范围内的介电常数变化率为-15.0％～2.0％。
2.根据权利要求1所述的一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的球磨为加入有去离子水作为球磨介质的湿球磨，球磨时间为16～24h。
3.根据权利要求1所述的一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的BSTZ单相陶瓷粉体的造粒方式为喷雾造粒。
4.根据权利要求1所述的一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中压制成的BSTZ陶瓷坯体为圆形或方形结构。
5.根据权利要求1所述的一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：所述的氰酸酯在170℃温度下进行加热融化呈淡黄色液态。
6.根据权利要求1所述的一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中抽真空处理的时间为0.5h。
7.根据权利要求1所述的一种高储能密度介质材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中进行固化处理的时间为4h。
CN201711045289.9A 2017-10-31 2017-10-31 一种高储能密度介质材料及其制备方法 Active CN107746206B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711045289.9A CN107746206B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 一种高储能密度介质材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711045289.9A CN107746206B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 一种高储能密度介质材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107746206A CN107746206A (zh) 2018-03-02
CN107746206B true CN107746206B (zh) 2019-09-10

Family

ID=61253436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711045289.9A Active CN107746206B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 一种高储能密度介质材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107746206B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113912120B (zh) * 2021-10-11 2023-05-12 福州大学 一种提高锂镧锆氧立方相稳定性的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1970628A (zh) * 2006-12-01 2007-05-30 苏州大学 一种低介电损耗的耐热组合物及其制备方法
CN102557634A (zh) * 2012-01-16 2012-07-11 四川大学 多组分微量共掺杂锆钛酸锶钡基微粉制备方法
CN103351581A (zh) * 2013-07-19 2013-10-16 广东生益科技股份有限公司 一种高介电常数树脂组合物及其用途
CN106699176A (zh) * 2016-12-05 2017-05-24 山东大学苏州研究院 一种钛酸钡基无铅压电陶瓷、其制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1970628A (zh) * 2006-12-01 2007-05-30 苏州大学 一种低介电损耗的耐热组合物及其制备方法
CN102557634A (zh) * 2012-01-16 2012-07-11 四川大学 多组分微量共掺杂锆钛酸锶钡基微粉制备方法
CN103351581A (zh) * 2013-07-19 2013-10-16 广东生益科技股份有限公司 一种高介电常数树脂组合物及其用途
CN106699176A (zh) * 2016-12-05 2017-05-24 山东大学苏州研究院 一种钛酸钡基无铅压电陶瓷、其制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107746206A (zh) 2018-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101781115B (zh) X8r型多层陶瓷电容器介质材料及制备方法
CN106699170B (zh) 一种钛酸锶基无铅高储能密度高储能效率陶瓷材料及其制备方法
CN109942292B (zh) 一种钛酸铋钠基透明陶瓷材料及其制备方法和应用
CN103130499A (zh) 一种微波介质陶瓷材料的制备方法
CN103172367A (zh) 一种微波介质陶瓷材料的制备方法
CN113248253A (zh) 一种巨介电常数钛酸锶介质陶瓷及其制备方法
CN103408301A (zh) 一种超高压陶瓷电容器介质及其制备方法
CN103011805B (zh) 一种BaTiO3 基无铅X8R 型陶瓷电容器介质材料及其制备方法
CN103408302B (zh) 一种高介高温度稳定陶瓷电容器介质及其制备方法
CN107746206B (zh) 一种高储能密度介质材料及其制备方法
CN103113100B (zh) 一种高温度稳定陶瓷电容器介质
CN107586060B (zh) 一种高储能密度介质材料及其制备方法
CN108863349A (zh) 一种钛酸钡基无铅高介温度稳定型陶瓷材料及其制备方法
CN106673644B (zh) 一种用于中温烧结的钛酸锶基储能介质材料
CN103524127B (zh) 一种高频晶界层陶瓷电容器介质及其制备方法
CN103880416B (zh) 钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的低温烧结制备方法
CN106187165B (zh) 一种高储能密度介质陶瓷材料及其制备方法
CN106587988B (zh) 一种高温度稳定陶瓷电容器介质
CN107814551B (zh) 一种高储能和功率密度介质材料及其制备方法
CN100434394C (zh) B位先驱体掺杂改性的钛酸钡基金属复合陶瓷及制备方法
CN105198410A (zh) 一种核壳结构高储能密度电介质陶瓷的制备方法
CN103172365B (zh) 一种微波介质陶瓷材料的制备方法
CN104725036B (zh) 一种高温低损耗钛酸锶钡基储能陶瓷及其制备方法
CN102910913A (zh) YMnO3电介质陶瓷的制备工艺及YMnO3电介质陶瓷电容器
CN105819850A (zh) 一种y8r型电容器陶瓷介质材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant