一种低损耗高介电常数铌镁酸铅-钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及功能陶瓷技术领域，且公开了一种低损耗高介电常数铌镁酸铅

【技术实现步骤摘要】
一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及功能陶瓷
，具体为一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着科学技术的飞速发展，人们对恶性肿瘤的生长分裂机理进行了深入的研究，并提出了新的治疗方案，以提高绝症患者的存活率和改善患者的生存质量。电场治疗就是近年来新兴的肿瘤无创物理治疗手段，它通过体外贴敷式陶瓷电极片，向体内病灶部位传递低场强的交变电场，从而抑制和破坏处于快速分裂状态的肿瘤细胞的生长，由于采用了大容量电池，该治疗设备可以穿戴在人体上，是一种便携、有效、低副反应的新型治疗方式，该治疗设备使用了PMN
‑
PT弛豫型高介电常数低损耗铁电材料作为陶瓷电极片。
[0003]由信号源产生的低场强交变信号通过阵列陶瓷电极以电容耦合的方式传送到目标组织，1)为了实现陶瓷电极和皮肤的紧密接触，电极瓷片的面积必须适宜；2)为了减少电极瓷片的分压，减小压降，提高治疗效果。根据电容串联分压原理，电容越大，分压越小。为了实现陶瓷电极与皮肤的紧密接触，以及尽可能提高陶瓷电极片的电容值，有两种途径：1)减小介质材料厚度；2)采用高介电常数介质材料。介质材料厚度的减少降低了陶瓷电极的机械强度及耐压强度，所以采用高介电常数介质材料是用电场治疗肿瘤的关键因素；
[0004]此外，由于陶瓷电极瓷片在工作时需要施加一定强度的电场，由于介质材料的介电损耗或者制备过程产生的气孔、引入的杂质等缺陷而导致陶瓷电极发热，增加了患者皮肤灼伤的可能，或者造成患者的皮肤不适，因此要想办法降低介质材料的制造缺陷和介质损耗。
[0005]由于PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料具有高达18000
‑
22000以上的介电常数，可以满足器件小型化的要求，同时通过引入微量改性稀土氧化物，降低了材料的介质损耗和机械强度，由于“弛豫相变”(Diffuse Phase Transition简称DPT)使得PMN
‑
PT具有较低的电容温度变化率，而微量添加稀土氧化物进一步降低了材料的电容温度变化率，因此在制备陶瓷电容器、医疗陶瓷电极等方面有着很好的应用前景。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，包括PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料，所述PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料的化学结构式为xPb(Mg1/3Nb2/3)
‑
yPbTiO3(以下简称PMN
‑
PT)，其中0.9≤x≤
1.0，0≤y≤0.1，x+y＝1.0。
[0010]优选的，所述PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料，其中优选的配比为0.05≤y≤0.1，所使用的原材料为电子级的PbO，TiO2，MgCO3和Nb2O5，PbO的引入可以使用红丹和黄丹，MgCO3的引入可以采用MgO，Mg(OH)2等镁盐。
[0011]优选的，所述为了进一步降低PMN
‑
PT陶瓷材料的烧结温度，减少PbO在烧结过程中的挥发而导致的电性能恶化，同时提高材料的烧结致密度，引入了少量的烧结助剂，例如微量的CuO，ZnO，BaCO3，SrCO3，Bi2O3等烧结助剂，加入比例小于0.2wt％。
[0012]优选的，所述为了进一步改善PMN
‑
PT陶瓷材料的介电特性和机械强度，引入了少量的稀土改性氧化物，例如Dy2O3，Y2O3，Sc2O3，Yb2O3等稀土氧化物改性助剂，加入比例小于0.5wt％。
[0013]优选的，所述PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料的工艺步骤如下：
[0014](1)按照化学剂量比称取PbO，TiO2，MgCO3和Nb2O5，进行第一次湿法球磨混合、压滤、烘干、过筛，粉体装入坩埚内在800
‑
900℃预烧；
[0015](2)对预烧粉体进行二次研磨混合：将陶瓷粉体、烧结助剂、去离子水、分散剂、粘合剂二次湿法混合研磨，得到粒度符合要求的陶瓷料浆；
[0016](3)将步骤(2)得到的PMN
‑
PT陶瓷料浆喷雾造粒获得小于120目的造粒粉体。
[0017]优选的，所述预烧温度为800～900℃，保温时间为2～4h。
[0018]优选的，所述经研磨后的PMN
‑
PT介质陶瓷粉体粒径在1um左右。
[0019]优选的，所述陶瓷粉体、分散剂、粘合剂比例为1:0.5
‑
1.0％:0.5
‑
1.5％；其中粘合剂为聚乙烯醇，阿拉伯树胶等。
[0020]优选的，所述喷雾造粒后的粉体小于120目，粉体的含水率小于0.3％,所述获得的造粒粉体经干粉成型机压制成特定形状的坯体，例如圆片，带孔圆片，或方形瓷片。
[0021]优选的，所述获得的坯片经600℃排塑，然后放入密闭坩埚内烧结，烧结温度为1200～1300℃，保温2
‑
4h，最优的烧结温度范围为1200
‑
1250℃,所述铌镁酸铅
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钛酸铅弛豫铁电陶瓷可应用于大容量储能电容，以及电场治疗仪的陶瓷电极及其它用途。
[0022](三)有益效果
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供了一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，具备以下有益效果：
[0024]1、该低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，本专利技术制备的PMN
‑
PT陶瓷断口致密，晶粒大小均匀，晶粒尺寸3
‑
5um。
[0025]2、该低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，本专利技术制备的铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷的介电常数为18000～22000。
[0026]3、该低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，陶瓷材料的居里点在0
‑
40℃可调，且随着钛酸铅含量的增加，居里点向高温方向移动。
附图说明
[0027]图1为本专利技术固相合成法PMT
‑
PT预烧后的粉体形貌示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1未加烧结改性添加剂显微结构示意图
[0029]图3为本专利技术实施例2添加烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，包括PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料，其特征在于：所述PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料的化学结构式为xPb(Mg1/3Nb2/3)
‑
yPbTiO3(以下简称PMN
‑
PT)，其中0.9≤x≤1.0，0≤y≤0.1，x+y＝1.0。2.根据权利要求1所述的一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，其特征在于：所述PMN
‑
PT弛豫铁电陶瓷材料，其中优选的配比为0.05≤y≤0.1，所使用的原材料为电子级的PbO，TiO2，MgCO3和Nb2O5，PbO的引入可以使用红丹和黄丹，MgCO3的引入可以采用MgO，Mg(OH)2等镁盐。3.根据权利要求2所述的一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，其特征在于：所述为了进一步降低PMN
‑
PT陶瓷材料的烧结温度，减少PbO在烧结过程中的挥发而导致的电性能恶化，同时提高材料的烧结致密度，引入了少量的烧结助剂，例如微量的CuO，ZnO，BaCO3，SrCO3，Bi2O3等烧结助剂，加入比例小于0.2wt％。4.根据权利要求3所述的一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，其特征在于：所述为了进一步改善PMN
‑
PT陶瓷材料的介电特性和机械强度，引入了少量的稀土改性氧化物，例如Dy2O3，Y2O3，Sc2O3，Yb2O3等稀土氧化物改性助剂，加入比例小于0.5wt％。5.根据权利要求4所述的一种低损耗高介电常数铌镁酸铅
‑
钛酸铅介质陶瓷材料制备方法及其应用，其特征在于：所述PMN
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PT弛豫铁电陶瓷材料的工艺步骤如下：(1)按照化学剂量比称取PbO，TiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：白旭春，杜炳纯，常飞，张殿德，魏崇，耿青坤，
申请(专利权)人：森霸传感科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：