CN115028197A - 一种低频超高介电常数材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低频超高介电常数材料及其制备方法，该方法通过将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物；将待处理混合物置于真空环境中，并将真空环境的温度加热至预设温度；将待处理混合物在预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料，使用该方法制备出的低频超高介电常数材料大幅度提高了其低频下的介电常数，使得该无机材料适用范围更大，应用更广泛，适用于器件的小型化和集成化发展。

Description

一种低频超高介电常数材料及其制备方法
技术领域
本发明属于介电材料的技术领域，具体涉及一种低频超高介电常数材料及其制备方法。
背景技术
介电材料是指在外电场作用下能发生极化、电导、损耗和击穿等现象的材料。介电材料属绝缘体，用于制造电容器。为了提升电容器的储电能力，一般要求所用电介质的介电常数越大越好，电极间距越小越好，电极面积越大越好。
介电电容器广泛应用于电子、电力系统中。随着电子器件和设备的小型化，对电容器的开发也提出了越来越高的要求。而高介电常数的介电材料对电容器的小型化和集成化起到关键作用，同时也是提高电容器储能能力的关键。
目前对于介电材料的研究的一个重点问题，就是寻找新型具有高介电常数的材料或者提高原有材料的介电常数。巨介电材料因具有超高介电常数而被广泛研究。例如，研究比较广泛的CaCu3Ti4O12陶瓷材料，其相对介电常数大约在104~105左右。开发具有更高介电常数的新型介电材料成为了一个具有挑战的研究。
发明内容
基于此，本发明实施例当中提供了一种低频超高介电常数材料及其制备方法，旨在提供一种在低频下，表现出超高介电性能的材料。
本发明实施例的第一方面提供了一种低频超高介电常数材料的制备方法，包括以下步骤：
将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物；
将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至预设温度；
将所述待处理混合物在所述预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
进一步的，所述将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物的步骤中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0~0.087进行混合，得到第一混合物。
进一步的，所述将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物的步骤中，将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物。
进一步的，所述预设温度为800~930℃。
进一步的，所述将所述待处理混合物在所述预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料的步骤中，烧结时间为2-6h。
进一步的，所述将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物的步骤之前包括：
将所述CsCl原料、所述PbCl2原料和所述SmCl3原料分别进行真空干燥处理。
进一步的，所述低频超高介电常数材料为掺杂Sm3+的CsPbCl3。
本发明实施例的第二方面提供了一种低频超高介电常数材料，该低频超高介电常数材料采用上述的低频超高介电常数材料的制备方法制备得到。
与现有技术相比，实施本发明具有如下有益效果：
通过将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物；将待处理混合物置于真空环境中，并将真空环境的温度加热至预设温度；将待处理混合物在预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料，使用该方法制备出的低频超高介电常数材料大幅度提高了其低频下的介电常数，使得该无机材料适用范围更大，应用更广泛，满足微型化材料的需求。
附图说明
图1是本发明提供的一种低频超高介电常数材料的制备方法的流程图。
以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参阅图1，为本发明提供的一种低频超高介电常数材料的制备方法的流程图，其中，该制备方法具体包括如下步骤：
步骤S01，将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物。
需要说明的是，CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料均为粉末状，其中，将PbCl2原料和SmCl3原料按照摩尔比为1:0~0.087进行均匀混合，得到第一混合物，将CsCl原料和第一混合物按照摩尔比为1:3进行均匀混合，得到待处理混合物。另外，在将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料均匀混合前，可以分别将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料进行真空干燥处理，以去除多余的水分，保证原料的干燥性，从而进一步提高材料在低频下的介电性能。
步骤S02，将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至预设温度。
具体的，待处理混合物放置的真空环境可通过抽真空处理得到，在保证真空环境的情况下，控制真空环境的温度逐渐升高至预设温度，其中，预设温度为800~930℃。
步骤S03，将所述待处理混合物在所述预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
其中，烧结时间为2-6h，烧结结束，并静置冷却后，得到低频超高介电常数材料，具体的，低频超高介电常数材料为掺杂Sm3+的CsPbCl3。
综上，本发明实施例提供的一种低频超高介电常数材料的制备方法，通过将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物；将待处理混合物置于真空环境中，并将真空环境的温度加热至预设温度；将待处理混合物在预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料，使用该方法制备出的低频超高介电常数材料大幅度提高了其低频下的介电常数，使得该无机材料适用范围更大，应用更广泛，满足微型化材料的需求。
本发明另一方面还提出一种低频超高介电常数材料，采用上述的低频超高介电常数材料的制备方法制备得到。
为了便于理解本发明，下面将给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例二
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例三
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.02进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例四
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.04进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例五
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.06进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例六
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.08进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例七
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.06进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至840℃，并在840℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例八
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.06进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至880℃，并在880℃下，烧结5h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例九
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.06进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结2h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例十
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.06进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结4h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
实施例十一
本实施例当中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0.06进行混合，得到第一混合物，再将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物，随后将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至920℃，并在920℃下，烧结6h，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
将上述实施例当中低频超高介电常数材料制备成可测试介电常数的圆片，在相同条件下进行测试，介电常数性能测试如表1所示：
表1
Figure 646053DEST_PATH_IMAGE001
数据显示，未加入SmCl3原料时，在测试频率为100Hz下测试的介电常数仅为372.6，而在混合SmCl3原料时，介电常数呈现巨大增长，其中，实施例五中制备得到的介电材料的介电常数高达1280000，另外，可以发现，预设温度和烧结时间在一定程度上越大，介电常数也越大。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物；
将所述待处理混合物置于真空环境中，并将所述真空环境的温度加热至预设温度；
将所述待处理混合物在所述预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料。
2.根据权利要求1所述的低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，所述将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物的步骤中，将所述PbCl2原料和所述SmCl3原料按照摩尔比为1:0~0.087进行混合，得到第一混合物。
3.根据权利要求2所述的低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，所述将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物的步骤中，将所述CsCl原料和所述第一混合物按照摩尔比为1:3进行混合，得到所述待处理混合物。
4.根据权利要求1所述的低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，所述预设温度为800~930℃。
5.根据权利要求1所述的低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，所述将所述待处理混合物在所述预设温度下烧结，静置冷却后，得到低频超高介电常数材料的步骤中，烧结时间为2-6h。
6.根据权利要求1所述的低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，所述将CsCl原料、PbCl2原料和SmCl3原料按照预设摩尔比称取，并混合均匀，得到待处理混合物的步骤之前包括：
将所述CsCl原料、所述PbCl2原料和所述SmCl3原料分别进行真空干燥处理。
7.根据权利要求1所述的低频超高介电常数材料的制备方法，其特征在于，所述低频超高介电常数材料为掺杂Sm3+的CsPbCl3。
8.一种低频超高介电常数材料，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的低频超高介电常数材料的制备方法制备得到。
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