CN110698725A - 无机填料及其制备方法和在介电材料中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采用包衣工艺制备而成的无机填料,该无机填料具有核壳结构,通过在导电粉体表面包覆陶瓷涂层,将该导电粉体之间隔绝,避免导电粉体在聚合物基体中形成导电通路所引起的介电损耗,由此形成的无机填料介电常数高、介电损耗小、在复合时陶瓷涂层不会被破坏。本发明还提供了该种无机填料的制备方法,以及包含该种无机填料的无机有机复合介电材料薄膜。
Description
技术领域
本发明属于柔性薄膜电容技术领域,特别涉及一种无机填料及其制备方法,以及该种无机填料在介电材料中的应用。
背景技术
随着电子技术发展,对高介电常数聚合物材料的需求越来越多。通过在聚合物基体中添加导电填料可以将聚合物的介电常数提高3~4个级别。但是这种方法由于导电填料会在聚合物基体中形成导电通路,增加了介电材料的漏电流,因此这种介电材料虽然介电常数很高,但其损耗也很高。介电材料无法应用于储能器件中。已有很多研究工作试图通过包覆处理,在导电填料表面导入1~10μm厚度的金属氧化物和聚合物涂层,以此来对导电填料进行绝缘处理降低漏电流。采用这种方法已能获得介电损耗0.005的介电材料。但是这种方法难在工艺上实现批量生产。原因是在工业化聚合物基复合介电材料生产时,导电填料受到极大的加工应力。在加工应力作用下,包覆绝缘层被破坏,失去绝缘功能,实际形成的介电材料中,导电填料还是相互导通的,漏电流仍然存在。
有鉴于此,有必要提供一种无机填料及其制备方法和其在介电材料中的应用,使该种无机填料在具备高介电常数、低介电损耗的同时,还能耐受在后续无机有机复合介电材料复合时的高剪切应力。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种无机填料、该种无机填料的制备方法,以及具有该种无机填料的无机有机复合介电材料薄膜,该种无机填料具备高介电常数、低介电损耗,能够耐受复合时高剪切应力。
一方面,本发明提供了一种无机填料,该无机填料的粒子为核壳结构,包括导电粉体以及包覆于该导电粉体的粒子表面的陶瓷涂层,该陶瓷涂层由包含钙钛矿型铁电陶瓷粉体的陶瓷粉体分散液烧结而成。
根据本发明的一个实施例,该陶瓷涂层的厚度为0.1~1μm。
根据本发明的一个实施例,该钙钛矿型铁电陶瓷粉体的粒子粒径D50=50~100nm,介电常数≥1000,介电损耗≤0.05。所述钙钛矿型铁电陶瓷粉体选自以下组合的一种或多种:钛酸钡钠、钛酸钡、钛酸铜钙、钛酸锶钡、钛酸钙、钛酸钙钡、钛酸锶、锆钛酸铅、钛酸铅钠和钛酸铅。
根据本发明的一个实施例,所述导电粉体的粒子形状为球形,粒径D50=1~5μm;该导电粉体选自铜粉、银粉、镍粉、金粉、铂金粉、钯粉、钨粉、铌粉和钽粉中的一种或多种。
另一方面,本发明还提供了该种无机填料的制备方法,包括:将陶瓷粉体、分散剂、粘合剂和溶剂混合,得到陶瓷粉体分散液;将所得陶瓷粉体分散液通过雾化后沉积在导电粉体的粒子表面,再经烘干后,在该导电粉体的粒子表面形成陶瓷粉体分散液涂层;将表面具有该陶瓷粉体分散液涂层的该导电粉体置于还原气氛中,在800~1300℃下烧结,得到所述无机填料。
根据本发明的一个实施例,该陶瓷粉体分散液由25~60wt%陶瓷粉体、30~65wt%溶剂、0.5~3wt%分散剂、5~10wt%粘合剂组成,各组分质量百分比之和为100%。
根据本发明的一个实施例,所述分散剂选自以下组合中的一种或多种:辛基苯基聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、山梨醇、油酸、蓖麻油、聚丙烯酸酰胺和聚丙烯酸;和/或所述粘合剂为玻璃化转变温度大于80℃的聚合物粘合剂;优选地,该粘合剂选自以下组合中的一种或多种:亚克力树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛和纤维素及其衍生物;和/或该溶剂选自以下组合中的一种或多种:乙醇、丁醇、乙酸乙酯。乙酸丁酯、甲苯、丁酮、丙酮和戊酮。
根据本发明的一个实施例,该雾化采用的设备为流化床或包衣锅;优选地,所述流化床的参数包括:包覆温度40~90℃,包覆供料速度1~3ml/min,转速10~60rpm,包覆时间5~20min。
根据本发明的一个实施例,所述还原气氛为NH3/N2混合气体,混合气体中NH3比例在5~10vol%之间。
在本申请中,该粘合剂的作用是加大陶瓷粉体在陶瓷粉体分散液中的分散性,防止已经分散开的陶瓷粉体再次沉积在一起;该分散剂的作用是帮助该陶瓷粉体的分散,提高该陶瓷粉体在溶剂中的分散性。在烧结过程中,该溶剂挥发掉、该粘合剂、该分散剂在高温下被作为有机物除去,会在陶瓷涂层与该金属导电粉体的相界面处形成致密的微孔结构,同时,该纳米级陶瓷粉体颗粒完好包裹该微米级的导电粉体颗粒,并且填充该微米级导电粉体的颗粒间隙,呈现良好的微纳结构,使得该金属导电粉体与该陶瓷涂层在相界面处彼此交错,形成稳定的核壳结构,确保该陶瓷涂层在介电材料复合时抵御高剪切应力,确保陶瓷涂层稳定不脱落。
再一方面,本发明还提供一种无机有机复合介电材料薄膜,由以下步骤制备而成:将上述无机填料20~40wt%与成膜树脂10~20wt%和稀释剂40~60wt%混合分散均匀,得到有机/无机分散液;以及将该有机/无机分散液涂布在基材表面,烘干,得到该无机有机复合介电材料薄膜。
根据本发明的一个实施例,该成膜树脂选自以下物质中的一种或多种:亚克力树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、纤维素及其衍生物;和/或该稀释剂选自以下物质中的一种或多种:乙醇、丁醇、乙酸乙酯。乙酸丁酯、甲苯、丁酮、丙酮、戊酮。
根据本发明的一个实施例,所述无机有机复合介电材料薄膜的厚度为1~30μm,介电常数≥1000,介电损耗≤0.02,优选≤0.01。
因此,本申请通过包衣工艺形成的无机填料,由导电粉体和包覆于其表面的陶瓷涂层组成的特定核壳结构,所述核壳结构通过将预先均匀分散的纳米陶瓷粉体分散液雾化沉积在导电粉体表面形成包衣结构,并经烧结得到。在该特定核壳结构中,该导电粉体表面的该陶瓷涂层是经过烧结后的钙钛矿型铁电陶瓷的致密涂层。该陶瓷涂层可以使得导电粉体颗粒之间相互隔绝,保证很低的介电损耗。
其次,形成的陶瓷涂层的厚度为0.1~1μm,亦即形成的是微米级的包覆涂层,可以防止介电材料复合过程中,包覆的起绝缘层作用的陶瓷涂层被破坏,因此,该厚度有利于提高复合介电材料薄膜产品的性能可靠性和一致性。
最后,本发明采用陶瓷涂层包覆工艺,与聚合物包覆、化学或电沉积包覆金属氧化物相比,选用的钙钛矿型铁电陶瓷涂层本身具有很高的介电常数,将其作为无机填充材料填充入无机有机复合介电材料后,具有提高介电材料的介电常数的功能。将该包覆陶瓷涂层的无机填料用于无机有机复合介电材料的制备,可以使得到的无机有机复合介电材料的介电常数≥1000,介电损耗≤0.02,优选≤0.01。通过上述材料选择和结构设计,该包覆有陶瓷涂层的无机填料既具有绝缘功能,又具备提升复合材料介电常数功能,还能抵抗高剪切应力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,详细说明如下。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合实施例,对本发明进行详细说明。应理解,下述实施例仅用于说明本发明,而非限制本发明。
本申请提供一种无机填料,该无机填料用于填充在聚合物基体中,并与该聚合物基体共同形成有机聚合物基介电材料;该无机填料的粒子为核壳结构,包括导电粉体和包覆在该导电粉体的粒子表面的陶瓷涂层,该陶瓷涂层由包含钙钛矿型铁电陶瓷的陶瓷粉体分散液烧结而成。
该导电粉体的粒子形状为球形,粒径D50=1~5μm,例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm,选自铜粉、银粉、镍粉、金粉、铂金粉、钯粉、钨粉、铌粉和钽粉中的一种或多种。该导电粉体具有导电性,并且在高温处理时不发生向包覆的高介电陶瓷涂层迁移的现象。
该钙钛矿型铁电陶瓷粉体的介电常数≥1000,介电损耗≤0.05。在一个实施例中,该陶瓷粉体选自钛酸钡钠、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铜钙、钛酸锶钡、钛酸钙、钛酸钙钡、锆钛酸铅、钛酸铅钠和钛酸铅中的一种或多种。在一个实施例中,该陶瓷粉体的粒径为纳米级,优选D50=50~100nm。
在本申请中,所形成的该陶瓷涂层的厚度为0.1~1μm,亦即在该导电粉体的表面形成的是微米级的包覆陶瓷涂层。由于该陶瓷涂层具有绝缘作用,其可以对所包覆的导电粉体进行绝缘处理,以降低漏电流;同时,该陶瓷涂层还能够耐受在与有机聚合物复合过程中的高剪切应力,因此在复合过程中不会因为被破坏而失去绝缘功能,有利于提高所制得的介电复合材料产品的电性能可靠性和一致性。另外,包覆涂层总厚度控制在1μm内,避免由于导入过量的高介电常数陶瓷粉体,造成无机填料中的导电粉体比例降低,影响最终的介电复合材料的介电常数。
综上,本申请的陶瓷涂层不仅能够起到把导电粉体绝缘的作用,还能抵抗后续与有机聚合物基体进行复合时的高剪切应力,解决了超高介电常数聚合物介电材料的高介电损耗问题。
本申请还提供上述无机填料的制备方法,主要选用包衣工艺以及后续烧结处理相结合,以实现在导电填料表面的绝缘涂层的制备。以下对该制备方法进行示例性地说明。
该制备方法包括如下步骤:将陶瓷粉体、溶剂、分散剂和粘合剂进行混合、球磨,形成均匀的陶瓷粉体分散液;将该陶瓷粉体分散液雾化后沉积在导电粉体的粒子表面,完成包衣步骤,再经烘干后,在该导电粉体的粒子表面形成一层0.1~1μm厚度均匀的陶瓷粉体分散液涂层;将表面有该陶瓷粉体分散液涂层的导电粉体置于还原气氛中,加热到800~1300℃进行烧结,形成该无机填料。由此,在该导电粉体的表面形成致密的陶瓷涂层。
所述陶瓷粉体分散液由25~60wt%陶瓷粉体、30~65wt%溶剂、0.5~3wt%分散剂、5~10wt%粘合剂组成,各组分质量百分比之和为100%。
在本申请的一个实施例中,该陶瓷粉体为钙钛矿型铁电陶瓷粉体,介电常数≥1000,介电损耗≤0.05。在一个实施例中,该陶瓷粉体选自钛酸钡钠、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铜钙、钛酸锶钡、钛酸钙、钛酸钙钡、锆钛酸铅、钛酸铅钠和钛酸铅中的一种或多种。在一个实施例中,该陶瓷粉体的粒径为纳米级,优选D50=50~100nm。
在本申请的一个实施例中,该粘合剂为热塑性聚合物粘合剂,其玻璃化转变温度Tg大于80℃,并且能够在高温下完全降解。在一个实施例中,该粘合剂的材质选自以下组合中的一种或几种:亚克力树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、纤维素及其衍生物。
该分散剂选自以下组合中的一种或多种:TX100(辛基苯基聚氧乙烯醚)、Span20(斯盘-20,山梨糖醇酐单月桂酸酯)、Span60(斯盘60,山梨醇酐单硬脂酸酯)、Span80(斯盘80,失水山梨糖醇脂肪酸酯)、山梨醇、油酸、蓖麻油、聚丙烯酸酰胺和聚丙烯酸。
该溶剂选自以下组合中的一种或多种:乙醇、丁醇、乙酸乙酯。乙酸丁酯、甲苯、丁酮、丙酮、戊酮。
在本申请的包衣步骤中,该雾化采用的设备为流化床、包衣锅或者这两类设备的衍生设备。在该包衣步骤中,温度为40~90℃,供料速度为1~3ml/min,转速为10~60rpm,包覆时间5~20min。通过设定上述包衣的工艺参数和沉积时间,调控所得陶瓷粉体分散液涂层的厚度。
在本申请的一个实施例中,该烧结是在还原气氛下进行,该还原气氛为NH3/N2混合气体,混合气体中NH3的比例为5-10vol%。
本发明还提供该种无机填料在无机有机复合介电材料薄膜中的应用,该无机有机复合介电材料薄膜是由下述方法制备而成:将20~40wt%的该无机填料、10~20wt%的成膜树脂和40~60wt%的稀释剂混合分散均匀,得到有机/无机分散液;将该有机/无机分散液涂布在基材上,烘干,得到该无机有机复合介电材料薄膜。
在一个实施例中,该有机/无机分散液是由砂磨机分散均匀而成。在一个实施例中,该涂布是采用旋涂方式或者其它涂布方式。
在一个实施例中,该成膜树脂选自以下物质中的一种或多种:亚克力树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、纤维素及其衍生物。在一个实施例中,该稀释剂选自以下物质中的一种或多种:乙醇、丁醇、乙酸乙酯。乙酸丁酯、甲苯、丁酮、丙酮、戊酮等。
在一个实施例中,得到的该无机有机复合介电材料薄膜的厚度为1~30μm。
采用安捷伦4990A阻抗分析仪测试得到的该无机有机复合介电材料在100Hz处的介电常数和介电损耗,结果为:采用本发明所述方法制备的该无机有机复合介电材料的介电常数Dk≥1000;介电损耗Df≤0.02,优选≤0.01。
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。下述实施例中若无特殊说明,选用导电粉体的形状为球形,粒径D50=1~5μm。选用陶瓷粉体材料的粒径D50=50~100nm。
实施例1:
将30wt%的钛酸锶粉体、63.5wt%的丙酮、1wt%的TX100和5.5wt%的粘合剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)高速混合后球磨,形成均匀的陶瓷粉体分散液;
通过包衣锅将所得陶瓷粉体分散液雾化后沉积在Cu粉表面,再经烘干后,得到形成一层0.75μm厚度均匀的陶瓷粉体分散液涂层,其中包衣过程的工艺参数包括:包覆温度60℃,包覆供料速度设定为1.5ml/min,转速30rpm,包覆时间10min。
将包覆有该陶瓷粉体分散液涂层的Cu粉在NH3/N2还原气氛下加热到1030℃进行烧结,持续保温6小时,得到无机填料。在该烧结过程中,有机物被除去,在Cu粉表面形成致密的陶瓷涂层。用金相显微镜测得该陶瓷涂层的厚度为0.63μm。
将30g所得无机填料、15g丙烯酸树脂A21和55g丁醇/乙酸乙酯5:95(w/w)的稀释剂混合后,用砂磨机分散均匀,得到有机/无机分散液。然后通过旋涂方式将该有机/无机分散液涂布在应用基材上烘干后,形成无机有机复合介电材料薄膜,厚度为15μm。
采用安捷伦4990A阻抗分析仪测试得到的该无机有机复合介电材料在100Hz处的介电常数为1751,介电损耗为0.0075。
实施例2:
将45wt%的钛酸钡粉体、46.5wt%的乙酸乙酯、1wt%的分散剂Span60和7.5wt%的丙烯酸树脂B44高速分散混合后球磨,形成均匀的陶瓷粉体分散液;
通过包衣锅将所得陶瓷粉体分散液雾化后沉积在Ni粉表面,再经烘干后,得到形成一层0.52μm厚度均匀的陶瓷粉体分散液涂层,其中包衣过程的工艺参数包括:温度为50℃,转速为30转/分钟,包覆供料速度为1.2ml/min,沉积时间或者包覆时间为8分钟;
将包覆有该陶瓷粉体分散液涂层的Ni粉在NH3/N2混合气的还原气氛下加热到1080℃进行烧结,持续保温2小时,形成该无机填料。在该烧结过程中,有机物被排除,并在该Ni粉表面形成致密的陶瓷涂层;
将22g所得无机填料、15g醋酸纤维素树脂和63g稀释剂乙酸乙酯混合后用砂磨机分散均匀,得到有机/无机分散液。然后通过旋涂方式将该有机/无机分散液涂布在应用基材上烘干后,形成无机有机复合介电材料薄膜。
制备得到的介电材料薄膜用蒸镀的方式制备10个圆形直径1cm的薄膜电容,10个薄膜电容的介电常数,介电损耗和直流电阻见表1。
实施例3:
将41wt%的锆钛酸铅粉体、50wt%的丁酮/乙醇90:10(w/w)混合溶剂、0.5wt%的分散剂Span20和8.5wt%的聚合物粘合剂乙基纤维素混合后球磨,形成均匀的陶瓷粉体分散液;
通过流化床将所得陶瓷粉体分散液雾化后沉积在Cu粉表面,再经烘干后,得到形成一层0.65μm厚度均匀的陶瓷粉体分散液涂层,其中流化床的工艺参数包括:雾化压力为1.5Bar,进风温度为65℃,进风量20L/min,喷液速度1ml/min,沉积时间为15分钟;
将包覆有陶瓷粉体分散液涂层的Cu粉在NH3/N2还原气氛下加热到1120℃进行烧结,持续保温4小时,形成该无机填料。在该无机填料中,Cu粉表面形成致密的陶瓷涂层,用SEM观察并测量,得到该陶瓷涂层的厚度为0.62μm;
将20g所得无机填料、20g成膜树脂聚乙烯醇1788和60g稀释剂乙醇混合后用砂磨机分散均匀,得到有机/无机分散液。然后通过旋涂方式将该有机/无机分散液涂布在应用基材上烘干后,形成无机有机复合介电材料薄膜。所得无机有机复合介电材料薄膜的厚度为20μm,100Hz下的介电常数为1302,介电损耗为0.004。
实施例4:
将51wt%钛酸铜钙粉体、40.9wt%溶剂无水乙醇、1.1wt%聚丙烯酸分散剂和7wt%聚乙烯醇1799高速分散混合后球磨,形成均匀的陶瓷粉体分散液;
通过流化床将所得陶瓷粉体分散液雾化后沉积在W粉表面,再经烘干后,得到形成一层0.84μm厚度均匀的陶瓷粉体分散液涂层,其中流化床的工艺参数包括:雾化压力为4Bar,进风温度为55℃,进风量30L/min,喷液速度0.6ml/min,沉积时间为13分钟;
将包覆有该陶瓷粉体分散液涂层的W粉在NH3/N2还原气氛下加热到1280℃进行烧结,持续保温4小时,形成该无机填料。在该烧结过程中,有机物被排除,在导电填料表面形成致密的陶瓷涂层;
将23g所得无机填料、18g成膜树脂聚乙烯醇缩丁醛和59g稀释剂甲苯混合后用砂磨机分散均匀,形成有机/无机分散液。然后通过旋涂方式将钙有机/无机分散液涂布在应用基材上烘干后形成无机有机复合介电材料薄膜。所得无机有机复合介电材料薄膜的厚度为12μm,介电常数为1150,介电损耗为0.006。
对比例1:
将30g Cu粉、15g成膜树脂丙烯酸树脂A21和55g丁醇/乙酸乙酯5:95(vol/vol)混合后用砂磨机分散均匀,形成分散液。然后通过旋涂方式将分散液涂布在应用基材上烘干后,形成无机有机复合介电材料薄膜。所得无机有机复合介电材料薄膜的厚度为12μm,100Hz下的介电常数为1782,介电损耗为0.265。
对比例1的导电粉体Cu粉不经过本申请实施例1的包衣工艺处理,因此导电粉体表面未包覆陶瓷涂层。与实施例1相比,在相同的导电粉体的填充量下,得到的有机聚合物基介电材料薄膜的介电损耗上升明显,已经无法应用为储能材料。
对比例2:
通过稀硝酸溶液钝化处理金属Ni,在Ni表面形成绝缘氧化镍钝化层。将钝化处理过的Ni填充入醋酸纤维素树脂。填充比例为,22g无机填料、15g成膜树脂醋酸纤维素树脂和63g稀释剂乙酸乙酯。混合后用砂磨机分散均匀,形成有机/无机分散液,然后用旋涂的方式制备形成6um膜厚介电薄膜。
用蒸镀的方式制备10个圆形直径1cm的薄膜电容,10个薄膜电容的介电常数,介电损耗和直流电阻见表1。
对比例2与实施例2类似,不同之处在于,对比例2未采用实施例2的包覆工艺处理,因此在导电粉体Ni表面未包覆陶瓷涂层,而是对Ni表面进行钝化处理,形成钝化层。
与实例2相比,实例2中测试10个样品全部满足要求,没有出现损耗,阻值偏低的问题,而对比例2中10个测试样品,出现4个样品短路的不良,阻值仅有1~2欧姆,因此材料的介电损耗明显增加。
表1化学钝化处理与包覆处理金属填料填充的聚合物介电材料电性能对比
综上所述,本申请通过包衣工艺形成的无机填料,由导电粉体和包覆于其表面的陶瓷涂层组成的特定核壳结构,所述核壳结构通过将预先均匀分散的纳米陶瓷粉粒分散液雾化沉积在导电粉体表面形成包衣结构,并经烧结得到。在该特定核壳结构中,该导电粉体表面的该陶瓷涂层是经过烧结后的钙钛矿型铁电陶瓷的致密涂层。该陶瓷涂层可以使得导电粉体颗粒之间相互隔绝,保证很低的介电损耗。
其次,形成的陶瓷涂层的厚度为0.1~1μm,亦即形成的是微米级的包覆涂层,可以防止介电材料复合过程中,包覆的起绝缘层作用的陶瓷涂层被破坏,因此,该厚度有利于提高复合介电材料薄膜产品的性能可靠性和一致性。
再次,本发明采用陶瓷涂层包覆工艺,与聚合物包覆、化学或电沉积包覆金属氧化物相比,选用的钙钛矿型铁电陶瓷涂层本身具有很高的介电常数,将包覆该陶瓷涂层的无机填料填充入无机有机复合介电材料后,具有提高介电材料的介电常数的功能。将该包覆陶瓷涂层的无机填料用于无机有机复合介电材料的制备,可以使得到的无机有机复合介电材料在100Hz下的介电常数≥1000,介电损耗≤0.02,优选≤0.01。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种无机填料,其特征在于,该无机填料的粒子为核壳结构,包括导电粉体以及包覆于该导电粉体的粒子表面的陶瓷涂层,该陶瓷涂层由包含钙钛矿型铁电陶瓷粉体的陶瓷粉体分散液烧结而成;优选地,该陶瓷涂层厚度为0.1~1μm。
2.根据权利要求1所述的无机填料,其特征在于,该钙钛矿型铁电陶瓷粉体的粒子粒径D50=50~100nm,介电常数≥1000,介电损耗≤0.05;
优选地,所述钙钛矿型铁电陶瓷粉体选自以下组合的一种或多种:钛酸钡钠、钛酸钡、钛酸铜钙、钛酸锶钡、钛酸钙、钛酸钙钡、钛酸锶、锆钛酸铅、钛酸铅钠和钛酸铅。
3.根据权利要求1所述的无机填料,其特征在于,所述导电粉体的粒子形状为球形,粒径D50=1~5μm;优选地,该导电粉体选自铜粉、银粉、镍粉、金粉、铂金粉、钯粉、钨粉、铌粉和钽粉中的一种或多种。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的无机填料的制备方法,其特征在于,包括:
将陶瓷粉体、分散剂、粘合剂和溶剂混合,得到陶瓷粉体分散液;
将所得陶瓷粉体分散液通过雾化后沉积在导电粉体的粒子表面,再经烘干后,在该导电粉体的粒子表面形成陶瓷粉体分散液涂层;以及
将表面具有该陶瓷粉体分散液涂层的该导电粉体置于还原气氛中,在800~1300℃下烧结,得到所述无机填料。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,该陶瓷粉体分散液由25~60wt%陶瓷粉体、30~65wt%溶剂、0.5~3wt%分散剂、5~10wt%粘合剂组成,各组分质量百分比之和为100%。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述分散剂选自以下组合中的一种或多种:辛基苯基聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、山梨醇、油酸、蓖麻油、聚丙烯酸酰胺和聚丙烯酸;和/或
所述粘合剂为玻璃化转变温度大于80℃的聚合物粘合剂;优选地,该粘合剂选自以下组合中的一种或多种:亚克力树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛和纤维素及其衍生物;和/或
该溶剂选自以下组合中的一种或多种:乙醇、丁醇、乙酸乙酯。乙酸丁酯、甲苯、丁酮、丙酮和戊酮。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,该雾化采用的设备为流化床或包衣锅;包覆温度40~90℃,包覆供料速度1~3ml/min,转速10~60rpm,包覆时间5~20min;和/或
所述还原气氛为NH3/N2混合气体,混合气体中NH3比例在5~10vol%之间。
8.一种无机有机复合介电材料薄膜,其特征在于,该无机有机复合介电材料薄膜由以下步骤制备而成:
将权利要求1-3中任一项所述无机填料20~40wt%与10~20wt%成膜树脂和40~60wt%稀释剂混合分散均匀,得到有机/无机分散液;以及
将该有机/无机分散液涂布在基材表面,烘干,得到该无机有机复合介电材料薄膜。
9.根据权利要求8所述的无机有机复合介电材料薄膜,其特征在于,该成膜树脂选自以下物质中的一种或多种:亚克力树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、纤维素及其衍生物;和/或
该稀释剂选自以下物质中的一种或多种:乙醇、丁醇、乙酸乙酯。乙酸丁酯、甲苯、丁酮、丙酮、戊酮。
10.根据权利要求8所述的无机有机复合介电材料薄膜,其特征在于,所述无机有机复合介电材料薄膜的厚度为1~30μm,介电常数≥1000,介电损耗≤0.02。
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