[发明专利]一种陶瓷/聚合物柔性高介电复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子元器件材料领域,涉及一种陶瓷/聚合物柔性高介电复合材料及其制备方法。所述材料包括高介电材料BaTiO₃用NaNbO₃掺杂改性，形成不含铅的铁电陶瓷Na_0.35％Ba_99.65％Ti_99.65％Nb_0.35％O₃(NNBT)，然后与聚偏氟乙烯(PVDF)复合，经热压制得PVDF‑NNBT陶瓷/聚合物复合材料。该材料在室温附近很宽的温度范围内(室温至150℃)，1MHz下的介电常数稳定在190左右，介电损耗小于6％，而且介电常数的频率稳定性非常好，而且，制备工艺简单，成本低廉，对环境无害，具有良好的产业化前景。

技术领域

本发明属于电子元器件材料领域，具体涉及一种陶瓷/聚合物柔性高介电复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，电容器作为基本的电子元器件之一，已广泛应用于各种电子系统。电子元件的日趋微型化和质轻化对器件的集成度、安全性和寿命提出了更高的要求。而在微型电容器体积受限的情况下，要发展功率大、安全系数高的电容器元件必须使用具有更高介电常数和更低介电损耗的电介质材料。传统的高介电陶瓷材料，损耗大、生产成本高、质脆、不易加工和微型化设计。相比之下，聚合物材料本身除了良好的机械强度、质轻柔韧外，还具有损耗低、成膜性好和成本低廉等优点，但聚合物的介电常数普遍较低(小于4)。因此，把高介电陶瓷和聚合物复合，研发具有高介电常数、低损耗、以及柔性的介电复合材料，已成为了当今信息功能材料的研究热点。现有的陶瓷/聚合物复合材料，虽能有效地降低介电损耗，但大大地降低了介电常数(一般小于50)。

发明内容

本发明目的是提供一种陶瓷/聚合物柔性高介电复合材料及其制备方法，得到性能优良的陶瓷/聚合物基电容器介质材料，具有介电常数大，介电损耗小、介电常数和损耗的温度/频率稳定性好，且制备工艺简单，成本低廉，对环境无害等特征。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种陶瓷/聚合物柔性高介电复合材料，按质量比为2:3称取PVDF粉末和筛选后的NNBT陶瓷粉末，所述的NNBT陶瓷粉末采用纯度大于99.99％的BaCO₃、TiO₂、Nb₂O₅和Na₂CO₃，按照BaCO₃：TiO₂：Nb₂O₅：Na₂CO₃＝99.65％：99.65％：0.35％：0.35％的摩尔比进行配料。

进一步的，所述的筛选后的NNBT陶瓷粉末的粒径小于120目。

制备上述复合材料的方法的具体步骤为：

(1)将纯度大于99.99％的BaCO₃、TiO₂、Nb₂O₅和Na₂CO₃作为起始原料，按照BaCO₃：TiO₂：Nb₂O₅：Na₂CO₃＝99.65％：99.65％：0.35％：0.35％的摩尔比进行配料后以无水乙醇为球磨介质，混合球磨2小时，于80℃下烘干制得烘干样品；

(2)把步骤(1)制得的烘干样品在1050℃预烧2小时，制得预烧后的粉体；

(3)将预烧后的粉体研碎，以无水乙醇为球磨介质球磨2小时混合均匀，于80℃下烘干研磨成粉末，将制得的烘干样品在1270℃烧结2小时，将粉体研碎然后过120目筛选粒径，得到筛选后的NNBT陶瓷粉末；