[发明专利]一种钛酸钡基低损耗巨介电常数电介质材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸钡基低损耗巨介电常数电介质材料及其制备方法，原料组分及其摩尔比为BaCO₃：TiO₂：Nb₂O₅：NiO＝1：1：0.001～0.02：0.001～0.02，先将原料按比例进行配料，经球磨、烘干、过筛后，再外加7wt％的石蜡进行造粒，再压制成型为坯体，坯体经过排胶，于还原气氛炉中1320～1400℃进行烧结，制成钛酸钡基低损耗巨介电常数电介质材料。本发明通过调节烧结气氛，材料性能达到介电常数ε_25℃～6.45×10⁴，介电损耗tanσ～0.0177。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种具有巨大介电常数同时拥有较低损耗的钛酸钡基电介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的发展，电介质材料以其优异的各项特性而普遍应用于汽车、航空航天以及核工业等技术领域。另外，信息行业(如电子和微电子)的快速发展也对电子元器件的微小型化和多功能化提出了越来越高的要求，电介质材料是电子元器件的重要组成部分，其研究和开发也一直广受关注。作为电介质材料介电性能的重要参数，介电常数和介电损耗是其介电性能研究的重要对象，近几年，对巨大介电常数(ε＞10⁴)、低介电损耗的电介质材料的研究成为信息功能材料研究领域的一大热点。

目前，研究发现Nb₂O₅掺杂钛酸钡在N₂中退火处理后能得到巨大的介电常数，但该体系材料的介电损耗和绝缘特性方面仍有所不足；在空气下烧结，NiO能够减小钛酸钡基介质材料的损耗并提升其绝缘特性。通过两种元素共同掺杂并调节烧结气氛能得到各项性能均较好的钛酸钡基介质材料。

在还原气氛(N₂/H₂)下烧结，有利于钛酸钡基陶瓷材料氧空位的产生，在这个过程中，为保证电荷平衡会产生电子。根据受、施主元素共同掺杂补偿机制发现受、施主离子会形成特定结构以束缚自由电子，造成“电子钉扎现象”从而达到巨介电常数。通过调节烧结气氛、通气含量等以获得性能最优的钛酸钡基巨介电常数电介质材料。

发明内容

本发明的目的，在于克服大多数巨介电常数材料体系中存在的损耗较高的问题，提供一种兼具巨介电常数与低损耗的钛酸钡基电介质材料及其制备方法，以期望开发出能满足当今大容量电容器制备与应用要求的材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种钛酸钡基低损耗巨介电常数电介质材料，其原料组分及其摩尔比为BaCO₃：TiO₂：Nb₂O₅：NiO＝1：1：0.001～0.02：0.001～0.02，简称BN_0.001N_0.001～BN_0.02N_0.02；

上述钛酸钡基低损耗巨介电常数电介质材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)配料：将原料按摩尔比BaCO₃：TiO₂：Nb₂O₅：NiO＝1：1：0.001～0.02：0.001～0.02进行配料，混合球磨4小时后于100℃烘干，并过40目分样筛；

(2)造粒：将步骤(1)过筛后的原料外加质量百分比为7wt％的石蜡作为粘结剂，过80目筛进行造粒，再用粉末压片机压制成坯体；

(3)排胶：将步骤(3)的坯体进行排胶；，