[发明专利]木基TiO2

说明书

本发明提供一种木基TiO₂电介质陶瓷及其制备方法和应用，属于电介质陶瓷材料领域，木基TiO₂电介质陶瓷，包括以下质量分数的原料：木炭60‑70％、二氧化钛29.5‑38.5％、五氧化二铌0.5‑1.5％。木基TiO₂电介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：采用五氧化二铌掺杂的二氧化钛溶胶为前驱体浸渍剂，然后将软质木材浸入所述前驱体浸渍剂中，加压以使前驱体浸渍剂注入软质木材中，最后将注有前驱体浸渍剂的软质木材炭化处理即可得到木基TiO₂电介质陶瓷。本发明的木基TiO₂电介质陶瓷具有电阻率大、介电常数高、介电损耗小等优势。

技术领域

本发明属于电介质陶瓷材料技术领域，具体涉及一种木基TiO₂电介质陶瓷，另外，本发明还涉及上述木基TiO₂电介质陶瓷的制备方法和应用。

背景技术

电介质陶瓷是用于制作电容器和其他介质器件的陶瓷材料，与有机介质材料相比，电介质陶瓷具有高介电常数，其温度系数可在较宽范围内调整，且介质损耗低，因此广泛用于电子工业中。

其中，电介质陶瓷在制备陶瓷电容器中应用更广泛，其原理是由于电介质陶瓷中正负电荷质点(分子、原子、离子)彼此强烈地束缚，在电场作用下，正电荷沿电场方向移动，负电荷逆电场方向移动，造成正负电荷中心不重合，从而在电介质内部形成偶极矩，产生极化。由于电介质陶瓷在电场中没有稳定传导电流通过而以感应的方式对外场做出相应的扰动，因此，应用于陶瓷电容器的电介质陶瓷需要有较大的体积电阻率、高的介电常数、以及较低的介电损耗。

但是现有生产和使用的电介质材料或电阻率较小、或介电常数较低，或介电损耗较大，难以满足制备陶瓷电容器的需求。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种木基TiO₂电介质陶瓷，具有电阻率大、介电常数高、介电损耗小等优势，且废弃后易降解。

本发明的另一目的是提供上述木基TiO₂电介质陶瓷的制备方法和应用。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

木基TiO₂电介质陶瓷，包括以下质量分数的原料：

木炭60-70％、二氧化钛29.5-38.5％、五氧化二铌0.5-1.5％。

进一步地，所述二氧化钛为金红石型结构。

本发明的木基TiO₂电介质陶瓷的主要成分是木炭，木炭的主要成分是无定型碳，无定型碳与TiO₂复合，增加了无定型碳的缺陷浓度，从而可以提高电介质陶瓷的电阻率和介电常数；另一方面，无定型碳与TiO₂复合，提高了无定型碳的密度，形成了连续固溶体，减小了无定型碳乱层结构中的空位，避免产生缺位固溶体，减少弱联系离子，从而可以降低电介质陶瓷的介电损耗。

本发明控制木炭的添加量为60-70％，二氧化钛的添加量为29.5-38.5％，此添加量的木炭和二氧化钛可以达到最佳的配比，即木炭和二氧化钛在该添加量范围内，木基TiO₂电介质陶瓷的电阻率和介电常数最大。

本发明的二氧化钛优选为金红石型结构，因为锐钛型和板钛型二氧化钛在受热过程中会产生多晶转变，导致电性能下降，从而增加介电损耗。

本发明的木基TiO₂电介质陶瓷还添加有五氧化二铌，用来调节TiO₂的电导率。

本发明控制五氧化二铌的添加量为0.5-1.5％，当五氧化二铌的添加量小于0.5％时，制得的木基TiO₂电介质陶瓷则半导体电容器介质陶瓷，即电阻率、介电常数较小。