1.本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料及其制备方法与应用。
背景技术：
2.随着材料科学技术以及5g和6g移动通信的发展，电子元件愈发趋向小型化、轻量化、智能化，迫切需要具备高储能密度和低损耗的高端介质电容器。钛酸铋钠陶瓷作为介质电容器材料的一个重要体系，因其宽的带隙(大击穿电场)、无挥发性k元素(易制备)和低的体积密度(轻量化)被认为是最具商业应用潜力的无铅环保材料之一。然而，基于传统的掺杂和缺陷工程策略，在钛酸铋钠陶瓷材料中很少能同时实现大的δp(pmax-pr)和高的击穿场强(eb)，使其难于满足实际应用。
技术实现要素：
3.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料及其制备方法与应用，该钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的储能性能优良，制备工艺简单、重复性好、成本低廉，适宜工业化。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的组成式为：
5.(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3。
6.本实施例还提供了制备上述的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的方法，该方法为：
7.s1、烘料：分别将na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料和srco3原料分别在温度为300℃的条进行烘干6h；
8.将nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料分别在温度为900℃的条进行烘干4h；
9.所述na2co3原料的纯度为99.8％，所述bi2o3原料的纯度为99％，所述caco3原料的纯度为99％，所述baco3原料的纯度为99％，所述srco3原料的纯度为99％，所述nb2o5原料的纯度为99.5％，所述tio2原料的纯度为98％，所述ta2o5原料的纯度为99.99％，所述zro2原料的纯度为99％，所述mgo原料的纯度为98.5％，所述sno2原料的纯度为99.5％；
10.s2、配料：将s1中烘干后的na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料、srco3原料、nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料按照(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的化学计量比分别称取、混合均匀后，得到预混料，加入玛瑙球和无水乙醇，在行星式球磨机中以300r/min～400r/min的速度球磨6h～10h，分离玛瑙球后，在温度为70℃～120℃下干燥10h～24h，研磨后过120目筛，得到原料混合物；
11.s3、预烧：将s2中得到的原料混合物以3℃/min～5℃/min的升温速度从常温升至
850℃～950℃，然后恒温预烧2h～4h，自然冷却至室温，研磨后，得到预烧粉；
12.s4、二次球磨：向s3中得到的预烧粉中加入玛瑙球和无水乙醇，球磨6h～10h，分离玛瑙球后，在温度为70℃～120℃下干燥10h～24h，研磨后过180目筛，得到球磨后的预烧粉；
13.s5、压片:向s4中得到的球磨后的预烧粉中加入质量分数为6％聚乙烯醇水溶液，造粒后过40目筛，得到流沙状的球状粉粒物质，在压力为100mpa～200mpa的单向压力条件下保压10s～60s，得到圆片状陶瓷坯体；
14.s6、排胶：将s5中得到的圆片状陶瓷坯体以1℃/min～3℃/min的升温速率升至500℃～600℃并保温1h～3h，然后自然冷却至室温，得到排完胶的圆片状陶瓷坯体；
15.s7、烧结：将s5中得到的排完胶的圆片状陶瓷坯体进行烧结，得到烧结后的陶瓷坯体；烧结的条件为：先以3℃/min～5℃/min的升温速率从室温升温至1160℃～1220℃，恒温烧结2h～3h后，再以5℃/min的降温速率冷却至室温；
16.s8、抛光：将s7中得到的烧结后的陶瓷坯体的上、下表面用600目的砂纸打磨，再用2000目的砂纸和金刚砂抛光至厚度为0.3mm～0.5mm，放入去离子水中，超声清洗干净并烘干，得到抛光后的陶瓷坯体；
17.s9、表面金属化：在s8中得到的抛光后的陶瓷坯体的上、下表面均匀涂覆厚度为0.01mm～0.03mm的银浆，然后置于电阻炉中，以3℃/min～6℃/min的升温速率升至温度为850℃，保温10min，自然冷却至室温，得到钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料。
18.优选地，s2中所述预混料、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.30g:1g：0.45ml。
19.优选地，s4中所述预烧粉、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.28g:1g：0.40ml。
20.优选地，s5中所述6％聚乙烯醇水溶液和球磨后的预烧粉的质量比为(5％～10％)：1。
21.优选地，s8中所述超声清洗的时间为10min～20min。
22.优选地，s9中所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3，其击穿场强为359～370kv/cm，储能密度w
rec
为4.16～4.33j/cm3，储能效率η为89.7～90.1％，同时具有优良的温度稳定性(w
rec
在25-200℃的温度区间内变化值《7％)、频率稳定性能(w
rec
在1-200hz范围内变化值《3％)以及优良的疲劳特性(w
rec
在106循环范围内变化值《3％)。
23.本发明还提供了上述方法制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的应用，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料用于脉冲电容器的制备。
24.本发明与现有技术相比具有以下优点：
25.本发明制备的高熵陶瓷可获得最大储能密度(击穿场强eb达到359～370kv/cm，储能密度w
rec
可达到4.16～4.33j/cm3，储能效率η为89.7～90.1％)、优良的温度稳定性(w
rec
在25-200℃的温度区间内变化值《7％)、频率稳定性能(w
rec
在1-200hz范围内变化值《3％)以及优良的疲劳特性(w
rec
在106循环范围内变化值《3％)，实用性强，易于常规化批量生产，是一种性能优良的无铅高熵介质储能陶瓷，可用于脉冲电容器等大功率器件方面。
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
27.图1是本发明实施例1-4的s8中抛光后的陶瓷坯体的xrd图。
28.图2是本发明实施例1-4的s7中陶瓷坯体的sem扫描图。
29.图3是本发明实施例2的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的p-e特性图。
30.图4是本发明实施例2的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的储能性能温度稳定性图片。
31.图5是本发明实施例2的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的储能性能频率稳定性图片。
32.图6是本发明实施例2的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的的储能性能疲劳性能测试图。
具体实施方式
33.实施例1
34.本实施例的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的组成式为：
35.(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3。
36.本实施例还提供了制备上述的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的方法，该方法为：
37.s1、烘料：分别将na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料和srco3原料分别在温度为300℃的条进行烘干6h；
38.将nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料分别在温度为900℃的条进行烘干4h；
39.所述na2co3原料的纯度为99.8％，购于所述bi2o3原料的纯度为99％，所述caco3原料的纯度为99％，所述baco3原料的纯度为99％，所述srco3原料的纯度为99％，所述nb2o5原料的纯度为99.5％，所述tio2原料的纯度为98％，所述ta2o5原料的纯度为99.99％，所述zro2原料的纯度为99％，所述mgo原料的纯度为98.5％，所述sno2原料的纯度为99.5％；以上各原料均购于国药集团化学试剂有限公司；
40.s2、配料：将s1中烘干后的na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料、srco3原料、nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料按照(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的化学计量比分别称取、混合均匀后，得到预混料，加入玛瑙球和无水乙醇，在行星式球磨机中以400r/min的速度球磨6h，分离玛瑙球后，在温度为70℃下干燥24h，研磨后过120目筛，得到原料混合物；所述预混料、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.30g:1g：0.45ml；
41.s3、预烧：将s2中得到的原料混合物以5℃/min的升温速度从常温升至950℃，然后恒温预烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到预烧粉；
42.s4、二次球磨：向s3中得到的预烧粉中加入玛瑙球和无水乙醇，球磨6h，分离玛瑙球后，在温度为70℃下干燥24h，研磨后过180目筛，得到球磨后的预烧粉；所述预烧粉、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.28g:1g：0.40ml；
43.s5、压片:向s4中得到的球磨后的预烧粉中加入质量分数为6％聚乙烯醇水溶液，
造粒后过40目筛，得到流沙状的球状粉粒物质，在压力为100mpa的单向压力条件下保压60s，得到圆片状陶瓷坯体；所述6％聚乙烯醇水溶液和球磨后的预烧粉的质量比为10％：1；
44.s6、排胶：将s5中得到的圆片状陶瓷坯体以3℃/min的升温速率升至600℃并保温1h，将pva分解排出，然后自然冷却至室温，得到排完胶的圆片状陶瓷坯体；
45.s7、烧结：将s5中得到的排完胶的圆片状陶瓷坯体进行烧结，得到烧结后的陶瓷坯体；烧结的条件为：先以3℃/min的升温速率从室温升温至1160℃，恒温烧结3h后，再以5℃/min的降温速率冷却至室温；
46.s8、抛光：将s7中得到的烧结后的陶瓷坯体的上、下表面用600目的砂纸打磨，再用2000目的砂纸和金刚砂抛光至厚度为0.3mm，放入去离子水中，超声清洗10min，烘干，得到抛光后的陶瓷坯体；
47.采用德国布鲁克d8 advanced型衍射仪对抛光后的陶瓷坯体进行xrd测试，使用日本日立s-4800型扫描电子显微镜对陶瓷试样表面进行sem扫描测试，结果见图1～2，所制备的(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3高熵介质储能陶瓷材料为纯的钙钛矿结构，平均晶粒尺寸～2.6μm，颗粒分布致密；
48.s9、表面金属化：在s8中得到的抛光后的陶瓷坯体的上、下表面均匀涂覆厚度为0.01mm的银浆，然后置于电阻炉中，以3℃/min的升温速率升至温度为850℃，保温10min，自然冷却至室温，得到钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料。
49.采用rk2670ym耐压仪和德国aixacct-tf 3000型铁电测试仪分别对本实施例制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的击穿场强、p-e特性和储能性能进行测试，结果如表1所示。且w
rec
在25-200℃的温度区间内变化值《6.5％、w
rec
在1-200hz范围内变化值《2.7％，w
rec
在106循环范围内变化值《2.9％。
50.表1实施例1的性能测试
[0051][0052]
实施例2
[0053]
本实施例的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的组成式为：
[0054]
(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3。
[0055]
本实施例还提供了制备上述的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的方法，该方法为：
[0056]
s1、烘料：分别将na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料和srco3原料分别在温度为300℃的条进行烘干6h；
[0057]
将nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料分别在温度为900℃的条进行烘干4h；
[0058]
所述na2co3原料的纯度为99.8％，购于所述bi2o3原料的纯度为99％，所述caco3原料的纯度为99％，所述baco3原料的纯度为99％，所述srco3原料的纯度为99％，所述nb2o5原料的纯度为99.5％，所述tio2原料的纯度为98％，所述ta2o5原料的纯度为99.99％，所述
zro2原料的纯度为99％，所述mgo原料的纯度为98.5％，所述sno2原料的纯度为99.5％；以上各原料均购于国药集团化学试剂有限公司；
[0059]
s2、配料：将s1中烘干后的na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料、srco3原料、nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料按照(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的化学计量比分别称取、混合均匀后，得到预混料，加入玛瑙球和无水乙醇，在行星式球磨机中以350r/min的速度球磨8h，分离玛瑙球后，在温度为100℃下干燥18h，研磨后过120目筛，得到原料混合物；所述预混料、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.30g:1g：0.45ml；
[0060]
s3、预烧：将s2中得到的原料混合物以5℃/min的升温速度从常温升至850℃，然后恒温预烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到预烧粉；
[0061]
s4、二次球磨：向s3中得到的预烧粉中加入玛瑙球和无水乙醇，球磨8h，分离玛瑙球后，在温度为100℃下干燥18h，研磨后过180目筛，得到球磨后的预烧粉；所述预烧粉、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.28g:1g：0.40ml；
[0062]
s5、压片:向s4中得到的球磨后的预烧粉中加入质量分数为6％聚乙烯醇水溶液，造粒后过40目筛，得到流沙状的球状粉粒物质，在压力为200mpa的单向压力条件下保压60s，得到圆片状陶瓷坯体；所述6％聚乙烯醇水溶液和球磨后的预烧粉的质量比为8％：1；
[0063]
s6、排胶：将s5中得到的圆片状陶瓷坯体以3℃/min的升温速率升至550℃并保温3h，将pva分解排出，然后自然冷却至室温，得到排完胶的圆片状陶瓷坯体；
[0064]
s7、烧结：将s5中得到的排完胶的圆片状陶瓷坯体进行烧结，得到烧结后的陶瓷坯体；烧结的条件为：先以5℃/min的升温速率从室温升温至1180℃，恒温烧结2h后，再以5℃/min的降温速率冷却至室温；
[0065]
s8、抛光：将s7中得到的烧结后的陶瓷坯体的上、下表面用600目的砂纸打磨，再用2000目的砂纸和金刚砂抛光至厚度为0.35mm，放入去离子水中，超声清洗15min，烘干，得到抛光后的陶瓷坯体；
[0066]
采用德国布鲁克d8 advanced型衍射仪对本实施例抛光后的陶瓷坯体进行xrd测试，使用日本日立s-4800型扫描电子显微镜对陶瓷试样表面进行sem扫描测试，结果见图1～2，所制备的(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3高熵介质储能陶瓷材料为纯的钙钛矿结构，平均晶粒尺寸～2.1μm，颗粒分布致密。
[0067]
s9、表面金属化：在s8中得到的抛光后的陶瓷坯体的上、下表面均匀涂覆厚度为0.02mm的银浆，然后置于电阻炉中，以5℃/min的升温速率升至温度为850℃，保温10min，自然冷却至室温，得到钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料。
[0068]
采用rk2670ym耐压仪和德国aixacct-tf 3000型铁电测试仪分别对本实施例制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的击穿场强、p-e特性和储能性能进行测试，结果如表2所示。p-e曲线、储能性能稳定性及疲劳性能曲线如图3-6所示，其具有优良的温度稳定性(w
rec
在25-200℃的温度区间内变化值《6.6％)、频率稳定性(w
rec
在1-200hz范围内变化值《3％)以及优良的疲劳特性(w
rec
在106循环范围内变化值《2.8％)
[0069]
表2实施例2的性能测试
[0070]
击穿场强最大极化强度剩余极化强度有效储能密度储能效率
370kv/cm27.8μc/cm20.94μc/cm24.33j/cm389.7％
[0071]
本实施例的方法制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的应用，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料用于脉冲电容器大功率器件的制备。本实施例制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷抗电磁干扰、充放电时间短、存贮时间长、不会发生劣化与老化，且具有高的击穿场强、较大的储能密度和相当长的寿命(》106)，其有利于能源系统小型化、轻量化的发展需求，在国防、科学试验、工农业及医学等领域起着非常重要的作用。
[0072]
实施例3
[0073]
本实施例的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的组成式为：
[0074]
(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3。
[0075]
本实施例还提供了制备上述的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的方法，该方法为：
[0076]
s1、烘料：分别将na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料和srco3原料分别在温度为300℃的条进行烘干6h；
[0077]
将nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料分别在温度为900℃的条进行烘干4h；
[0078]
所述na2co3原料的纯度为99.8％，购于所述bi2o3原料的纯度为99％，所述caco3原料的纯度为99％，所述baco3原料的纯度为99％，所述srco3原料的纯度为99％，所述nb2o5原料的纯度为99.5％，所述tio2原料的纯度为98％，所述ta2o5原料的纯度为99.99％，所述zro2原料的纯度为99％，所述mgo原料的纯度为98.5％，所述sno2原料的纯度为99.5％；以上各原料均购于国药集团化学试剂有限公司；
[0079]
s2、配料：将s1中烘干后的na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料、srco3原料、nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料按照(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的化学计量比分别称取、混合均匀后，得到预混料，加入玛瑙球和无水乙醇，在行星式球磨机中以330r/min的速度球磨7h，分离玛瑙球后，在温度为90℃下干燥20h，研磨后过120目筛，得到原料混合物；所述预混料、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.30g:1g：0.45ml；
[0080]
s3、预烧：将s2中得到的原料混合物以4℃/min的升温速度从常温升至900℃，然后恒温预烧3h，自然冷却至室温，研磨后，得到预烧粉；
[0081]
s4、二次球磨：向s3中得到的预烧粉中加入玛瑙球和无水乙醇，球磨7h，分离玛瑙球后，在温度为90℃下干燥20h，研磨后过180目筛，得到球磨后的预烧粉；所述预烧粉、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.28g:1g：0.40ml；
[0082]
s5、压片:向s4中得到的球磨后的预烧粉中加入质量分数为6％聚乙烯醇水溶液，造粒后过40目筛，得到流沙状的球状粉粒物质，在压力为150mpa的单向压力条件下保压30s，得到圆片状陶瓷坯体；所述6％聚乙烯醇水溶液和球磨后的预烧粉的质量比为7％：1；
[0083]
s6、排胶：将s5中得到的圆片状陶瓷坯体以2℃/min的升温速率升至575℃并保温2h，然后自然冷却至室温，得到排完胶的圆片状陶瓷坯体；
[0084]
s7、烧结：将s5中得到的排完胶的圆片状陶瓷坯体进行烧结，得到烧结后的陶瓷坯体；烧结的条件为：先以4℃/min的升温速率从室温升温至1200℃，恒温烧结2.5h后，再以5
℃/min的降温速率冷却至室温；
[0085]
s8、抛光：将s7中得到的烧结后的陶瓷坯体的上、下表面用600目的砂纸打磨，再用2000目的砂纸和金刚砂抛光至厚度为0.4mm，放入去离子水中，超声清洗20min，烘干，得到抛光后的陶瓷坯体；
[0086]
采用德国布鲁克d8 advanced型衍射仪对本实施例抛光后的陶瓷坯体进行xrd测试，使用日本日立s-4800型扫描电子显微镜对陶瓷试样表面进行sem扫描测试，结果见图1～2，所制备的(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3高熵介质储能陶瓷材料为纯的钙钛矿结构，平均晶粒尺寸～3.0μm，颗粒分布致密。
[0087]
s9、表面金属化：在s8中得到的抛光后的陶瓷坯体的上、下表面均匀涂覆厚度为0.02mm的银浆，然后置于电阻炉中，以4℃/min的升温速率升至温度为850℃，保温10min，自然冷却至室温，得到钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料。
[0088]
本实施例制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的击穿场强、p-e特性和储能性能结果如表3所示。且w
rec
在25-200℃的温度区间内变化值《6.9％、w
rec
在1-200hz范围内变化值《2.9％，w
rec
在106循环范围内变化值《2.9％。
[0089]
表3实施例3的性能测试
[0090]
击穿场强最大极化强度剩余极化强度有效储能密度储能效率365kv/cm27.5μc/cm20.98μc/cm24.22j/cm389.9％
[0091]
实施例4
[0092]
本实施例的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的组成式为：
[0093]
(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3。
[0094]
本实施例还提供了制备上述的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的方法，该方法为：
[0095]
s1、烘料：分别将na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料和srco3原料分别在温度为300℃的条进行烘干6h；
[0096]
将nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料分别在温度为900℃的条进行烘干4h；
[0097]
所述na2co3原料的纯度为99.8％，购于所述bi2o3原料的纯度为99％，所述caco3原料的纯度为99％，所述baco3原料的纯度为99％，所述srco3原料的纯度为99％，所述nb2o5原料的纯度为99.5％，所述tio2原料的纯度为98％，所述ta2o5原料的纯度为99.99％，所述zro2原料的纯度为99％，所述mgo原料的纯度为98.5％，所述sno2原料的纯度为99.5％；以上各原料均购于国药集团化学试剂有限公司；
[0098]
s2、配料：将s1中烘干后的na2co3原料、bi2o3原料、caco3原料、baco3原料、srco3原料、nb2o5原料、tio2原料、ta2o5原料、zro2原料、mgo原料和sno2原料按照(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的化学计量比分别称取、混合均匀后，得到预混料，加入玛瑙球和无水乙醇，在行星式球磨机中以300r/min的速度球磨10h，分离玛瑙球后，在温度为120℃下干燥10h，研磨后过120目筛，得到原料混合物；所述预混料、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.30g:1g：0.45ml；
[0099]
s3、预烧：将s2中得到的原料混合物以3℃/min的升温速度从常温升至850℃，然后恒温预烧4h，自然冷却至室温，研磨后，得到预烧粉；
[0100]
s4、二次球磨：向s3中得到的预烧粉中加入玛瑙球和无水乙醇，球磨10h，分离玛瑙球后，在温度为120℃下干燥10h，研磨后过180目筛，得到球磨后的预烧粉；所述预烧粉、玛瑙球和无水乙醇的用量比为0.28g:1g：0.40ml；
[0101]
s5、压片:向s4中得到的球磨后的预烧粉中加入质量分数为6％聚乙烯醇水溶液，造粒后过40目筛，得到流沙状的球状粉粒物质，在压力为200mpa的单向压力条件下保压10s，得到圆片状陶瓷坯体；所述6％聚乙烯醇水溶液和球磨后的预烧粉的质量比为5％：1；
[0102]
s6、排胶：将s5中得到的圆片状陶瓷坯体以1℃/min的升温速率升至500℃并保温3h，然后自然冷却至室温，得到排完胶的圆片状陶瓷坯体；
[0103]
s7、烧结：将s5中得到的排完胶的圆片状陶瓷坯体进行烧结，得到烧结后的陶瓷坯体；烧结的条件为：先以5℃/min的升温速率从室温升温至1220℃，恒温烧结2h后，再以5℃/min的降温速率冷却至室温；
[0104]
s8、抛光：将s7中得到的烧结后的陶瓷坯体的上、下表面用600目的砂纸打磨，再用2000目的砂纸和金刚砂抛光至厚度为0.5mm，放入去离子水中，超声清洗20min，烘干，得到抛光后的陶瓷坯体；
[0105]
采用德国布鲁克d8 advanced型衍射仪对本实施例抛光后的陶瓷坯体进行xrd测试，使用日本日立s-4800型扫描电子显微镜对陶瓷试样表面进行sem扫描测试，结果见图1～2，所制备的(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3高熵介质储能陶瓷材料为纯的钙钛矿结构，平均晶粒尺寸～3.5μm，颗粒分布致密。
[0106]
s9、表面金属化：在s8中得到的抛光后的陶瓷坯体的上、下表面均匀涂覆厚度为0.03mm的银浆，然后置于电阻炉中，以6℃/min的升温速率升至温度为850℃，保温10min，自然冷却至室温，得到钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料。
[0107]
本实施例制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料(bi
0.5
na
0.5
)
0.8
sr
0.07
ba
0.07
ca
0.06
ti
0.75
(nb
0.05
mg
0.05
ta
0.05
zr
0.05
sn
0.05
)o3的击穿场强、p-e特性和储能性能结果如表4所示。且w
rec
在25-200℃的温度区间内变化值《7％、w
rec
在1-200hz范围内变化值《3％，w
rec
在106循环范围内变化值《3％。
[0108]
表4实施例4的性能测试
[0109][0110][0111]
本实施例的方法制备的钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料的应用，所述钛酸铋钠基高熵介质储能陶瓷材料用于脉冲电容器的制备。
[0112]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。