[发明专利]含NaNbO3相的Na2O-Nb2O5-SiO2高介电常数储能玻璃陶瓷及制备方法

说明书

本发明涉及一种含NaNbO₃相的Na₂O‑Nb₂O₅‑SiO₂系统的高介电常数储能玻璃陶瓷材料及其制备方法，该微晶玻璃材料是由玻璃相和晶相经混合、熔融、冷却成型、退火及晶化热处理制得的；其中，按摩尔百分数计，玻璃相占0.1%，余量为晶相；晶相是由摩尔比为1：1的Na₂CO₃、Nb₂O₅加热熔融得到的。本发明制得的铌酸钠基储能微晶玻璃材料介电损耗低，本发明加入的Na₂CO₃，不仅对铌酸钾钠系统调节晶相组成，并且对于析晶过程有一定的促进作用，形成利于高储能密度的NaNbO₃相，最终得到高储能密度玻璃陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及玻璃陶瓷材料领域及其制备方法，特别涉及一种含NaNbO₃相的Na₂O-Nb₂O₅-SiO₂系统的高介电常数储能玻璃陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来，脉冲技术的发展以及更高的应用需求对材料的耐电击穿与储能性能提出了更加严苛的要求。反铁电体在高压下由于具有反铁电-铁电相变，因此可以得到高的介电常数。玻璃材料由于其致密的结构而具有高的击穿强度。玻璃陶瓷主要以对玻璃基体进行热处理，使玻璃基体内部产生晶相，从而得到具有高击穿场强的玻璃相与高介电常数的晶相两者相互协调匹配的电容器，最终使得材料具有较大的储能密度。

目前，为了实现材料的无铅化，铌酸盐玻璃陶瓷是储能玻璃陶瓷的热点研究，但大多围绕铌酸锶钡玻璃粉体或陶瓷展开研究。ABO3型的钙钛矿晶体结构是一种稳定且应用广泛的晶型是典型铁电体，不仅在铁电、压电、热释电方面有较多的研究，还在光催化、储能方面有更为新颖的研究关注热度。NaNbO₃陶瓷具有较高的介电常数，但是由于陶瓷材料不致密而含有较多的气孔，因此具有较低的击穿强度。玻璃陶瓷具有较高的致密性，而且，相比于其他复杂的体系，NaNbO₃相易于在热处理过程中得到。根据线性电介质的储能密度计算公式，为了使玻璃陶瓷材料具有较高的储能密度，长时间的热处理得到含量较多的晶相是一种解决办法。因此，在Na₂O-Nb₂O₅-SiO₂系统玻璃陶瓷材料中较多的形成NaNbO₃相容易得到高储能密度的复合材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种含NaNbO₃相的Na₂O-Nb₂O₅-SiO₂系统玻璃陶瓷材料及其制备方法，该方法原料高度均匀反应，利用率高，且制得的玻璃陶瓷材料，具有高的击穿场强、高的介电常数。

为实现上述目的，本发明玻璃陶瓷采用的技术方案是：

是由摩尔比为49.95,49.95,0.1的Na₂CO₃、Nb₂O₅、SiO₂配方经混合熔融、成型、退火及晶化处理制得的。

本发明玻璃陶瓷材料的制备方法采用的技术方案是，包括如下步骤：

1）按照49.95,49.95,0.1的摩尔比称取Na₂CO₃，Nb₂O₅以及SiO₂并混合；

2）将步骤1）中的混合物加热直至形成混合均匀的熔体；将熔体倒入模具成型，得到玻璃样品，再对玻璃样品进行退火处理；