擊穿場強高；制備方法簡單，過程無污染。
[0040]2、本發(fā)明中提供的玻璃與納米陶瓷復合材料體系中，玻璃軟化點在780±50°C左右，而納米金紅石二氧化鈦燒結(jié)溫度大于1000°C，因此選取820±50°C的預燒溫度較合適，但本發(fā)明提供的粉料制備方法并不限于此種玻璃陶瓷體系，只要體系中玻璃軟化點與陶瓷燒結(jié)溫度存在一個合理的差值都應在本發(fā)明保護范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法的原理示意圖；
[0042]圖2為測量溫度25°C時，實施例中粉料H。和粉料H4的介電常數(shù)和損耗的頻率依賴性；
[0043]圖3為測量頻率IkHz時，實施例中粉料H。和粉料H4的介電常數(shù)和損耗的溫度依賴性；
[0044]圖4為實施例中粉料H。表面的SEM圖；
[0045]圖5為實施例中粉料H4表面的SEM圖。
【具體實施方式】
[0046]本發(fā)明主要針對玻璃與納米陶瓷復合材料的制備工藝進行改進，以使其適應工業(yè)批量化生產(chǎn)的需要，并制備出與溶膠凝膠法相比擬的介電性能。下面結(jié)合具體實例更加完整的闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0047]實施例
[0048]—種玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，具體包括以下步驟:
[0049]步驟1:按照玻璃:21mol% Ba0、15mol% B203、5mol% Al203、59mol% S12的比例依次稱取前驅(qū)物 Ba(NO3) (99.5% )、H3BO3(99.5% )、Al (NO3)3.9H20(99% )和高純石英砂(99.99% )，然后將上述前驅(qū)物放入盛有去離子水的球磨罐，球磨24h后出料烘干；
[0050]步驟2:將步驟I得到的粉料裝入熔煉爐的坩禍內(nèi)，首先以15°C /min的升溫速率由室溫升溫至1200°C，再以8°C /min的升溫速率由1200°C升至1550°C，此時為玻璃的澄清溫度，高溫淬火，得到玻璃塊材；先對塊材進行機械粉碎，然后球磨72h，最后過300目的篩，得到玻璃粉體；
[0051]步驟3:稱取金紅石二氧化鈦納米粉料(?lOOnm、99.9999% )和步驟2得到的玻璃粉體總共60g，混合球磨24h，出料烘干得到粉料H。;其中，玻璃粉體的質(zhì)量百分含量為12wt%，二氧化鈦納米粉料的質(zhì)量百分含量為88% ;
[0052]步驟4:經(jīng)過4次“預燒，球磨”過程，得到玻璃均勻包覆納米陶瓷介質(zhì)的粉料H4;所述“預燒，球磨”過程為:將上步得到的粉料裝入坩禍，以4°C /min的升溫速率由室溫升至820°C進行預燒處理，保溫0.5h，預燒后的粉料再次球磨24h，對團聚的顆粒再次粉碎以降低其粒徑，出料烘干。
[0053]在步驟3得到的粉料樣品H。和步驟4得到的粉料樣品H4中分別加入Swt %的聚乙稀醇縮丁醛(PVB)作為粘結(jié)劑進行造粒，在50MPa壓力下干法壓制成直徑Φ = 15mm的生瓷片，經(jīng)過550°C排膠處理；再以5°C /min的升溫速率升至1050°C，并保溫I小時，得到不同預燒次數(shù)的陶瓷樣品，在樣品表面進行清潔、刷銀、燒銀，然后進行介電性能和擊穿場強測試。
[0054]經(jīng)測試，粉料樣品H。、H4的介電常數(shù)和損耗在室溫25°C時的頻率依賴性如圖2所示，樣品H。、H4的介電常數(shù)和損耗在頻率IkHz時的溫度依賴性如圖3所示。經(jīng)高壓測試，樣品H。的擊穿電場E B= 45.70 (kV/mm)，樣品H 4的擊穿電場E B= 61.56 (kV/mm)，表明多次“預燒，球磨”過程在一定程度上提高了材料的擊穿電場。
[0055]采用SEM對樣品H。、H4表面形貌進行測試，其結(jié)果如圖4、5所示，從圖中可明顯看出預燒球磨4次之后的樣品比中，玻璃包裹的均勻性顯著提升，進而提高了陶瓷致密度，這也是材料擊穿場強提高的主要原因。
[0056]本發(fā)明適用于高壓高儲能陶瓷的工業(yè)生產(chǎn)應用，具有原理簡單，低成本且無污染的特點，并與陶瓷流延技術(shù)兼容。本發(fā)明中的實例僅為本發(fā)明的一種應用，并不限制本發(fā)明應用范圍，凡在本發(fā)明原理范圍內(nèi)所做的改動，均應包含在本發(fā)明保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，其特征在于，玻璃粉體與納米陶瓷介質(zhì)粉料混合球磨并烘干后，再經(jīng)過至少一次“預燒，球磨”過程，以實現(xiàn)玻璃均勻包覆納米陶瓷介質(zhì)粉料，提高復合材料的擊穿場強；其中，所述預燒的溫度高于玻璃軟化點溫度，且低于納米陶瓷介質(zhì)粉料燒結(jié)溫度。2.一種玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，具體包括以下步驟: 步驟1:采用熔煉法制備玻璃原料，粉碎，球磨，得到玻璃粉體； 步驟2:將納米陶瓷介質(zhì)粉料與步驟I得到的玻璃粉體混合球磨，烘干； 步驟3:經(jīng)過至少一次“預燒，球磨”過程，得到玻璃均勻包覆納米陶瓷介質(zhì)粉料的復合材料；所述“預燒，球磨”過程為:將上步得到的粉料預燒，預燒的溫度為高于玻璃軟化點溫度，且低于納米陶瓷介質(zhì)粉料燒結(jié)溫度，得到預燒后的粉料，然后再次球磨，烘干。3.一種玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，具體包括以下步驟: 步驟1:按比例稱取玻璃前驅(qū)物，混合球磨18?36h，烘干，然后裝入坩禍內(nèi)，采用熔煉法在玻璃達到澄清溫度時高溫淬火，得到玻璃原料，粉碎，球磨，得到玻璃粉體； 步驟2:將納米陶瓷介質(zhì)粉料和步驟I得到的玻璃粉體混合，球磨18?36h，烘干； 步驟3:經(jīng)過至少一次“預燒，球磨”過程，得到玻璃均勻包覆納米陶瓷介質(zhì)粉料的復合材料；所述“預燒，球磨”過程為:將上步得到的粉料預燒，預燒的溫度為高于玻璃軟化點溫度，且低于納米陶瓷介質(zhì)粉料燒結(jié)溫度，預燒后得到的粉料再次球磨18?36h，對團聚的顆粒再次粉碎以降低其粒徑，烘干。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述預燒溫度與玻璃軟化點溫度的差值小于與納米陶瓷介質(zhì)粉料燒結(jié)溫度的差值。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述“預燒，球磨”過程為I?8次。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述“預燒，球磨”過程為2?5次。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述玻璃各組分及其含量為:0?25mol% Ba0、0?40mol% B203、0?20mol% Al203、30?80mol% S1208.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述玻璃各組分及其含量為:10?20mol % BaO、15?30mol % B203、5?15mol % Al203、40?60mol% S1209.一種玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，所述玻璃各組分及其含量為:0?25mol% BaO、O ?40mol% B2O3'O ?20mol% Al2O3'30 ?80mol% S12，所述納米陶瓷為金紅石二氧化鈦納米粉料；制備過程具體包括以下步驟: 步驟1:按比例稱取BaO，B2O3, Al2O3, S1Ji應的可溶性鹽，作為前驅(qū)物；將前驅(qū)物混合球磨18?36h，烘干； 步驟2:將上步烘干后的粉料裝入熔煉爐的坩禍內(nèi)，以15±1°C /min的升溫速率由室溫升至1200±10°C，再以8±1°C /min的升溫速率升至1500±50°C，高溫淬火，得到玻璃塊材；將得到的玻璃塊材機械粉碎，然后球磨24?72h，最后過300?400目的篩，得到玻璃粉體； 步驟3:按比例稱取玻璃粉體與金紅石二氧化鈦納米粉料，混合球磨18?36h，烘干后得到粉料，其中，玻璃粉體的質(zhì)量百分含量為O?35wt% ; 步驟4:經(jīng)過至少一次“預燒，球磨”過程，得到玻璃均勻包覆納米陶瓷介質(zhì)粉料的復合材料；所述“預燒，球磨”過程為:將上步得到的粉料裝入坩禍，以3±1°C /min的升溫速率由室溫升至820±50°C進行預燒處理，保溫0.5?lh，預燒后的粉料再次球磨18?36h，對團聚的顆粒再次粉碎以降低其粒徑，烘干。10.權(quán)利要求1或2或3或9所述的玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法得到的玻璃與納米陶瓷復合材料作為儲能材料應用。
【專利摘要】一種玻璃/陶瓷納米復合材料的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。將玻璃粉體與納米陶瓷介質(zhì)粉料混合球磨并烘干后，再經(jīng)過至少一次“預燒，球磨”過程，以實現(xiàn)玻璃均勻包覆納米陶瓷介質(zhì)粉料，提高復合材料的擊穿場強；其中，所述預燒的溫度高于玻璃軟化點溫度，且低于納米陶瓷介質(zhì)粉料燒結(jié)溫度。本發(fā)明方法制備得到的復合材料中玻璃能均勻地包覆陶瓷顆粒，且復合材料損耗低，擊穿場強高，可用作高壓高儲能密度電容器；制備方法簡單，無污染；克服了溶膠凝膠法成本過高的缺點，適用于工業(yè)化大批量生產(chǎn)。
【IPC分類】C04B35/628, C04B35/46
【公開號】CN105174972
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張繼華, 劉劍峰, 魏猛, 陳宏偉, 楊傳仁
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月10日