【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无铅介电陶瓷电容器，具体涉及一种介电陶瓷及基于其的具有透明壳体的储能-荧光介电电容器和方法。
技术介绍
1、随着信息技术的迅猛发展，人们对小型化、轻量化、集成化电子设备的需求日益升高。介电电容器具有功率密度高、充放电速度快和稳定性较好等特点，非常适用于脉冲功率系统。然而介电电容器在服役时常面对高温、极寒、等环境等变化，可能使介电电容器经历剧烈的性能波动，因此快速高效的性能监测对于评估介电电容器的寿命和预防产品失效具有重要意义。然而当前对于已经封装完成的介电电容器器件，常规的检测手段如x射线衍射、raman、介电温谱等往往是破坏性的，因此需要开发一种新型高效的无损非接触检测手段。近年来，兼具荧光和储能特性的多功能介电电容器逐渐成为研究主要对象之一。研究人员通常向铁电陶瓷的晶格中掺入稀土元素，稀土离子的4f能级与晶体场耦合，使得稀土离子的光学性质对掺杂稀土位点周围的化学和晶格环境的局部对称性非常敏感，检测其发光强度以及发光光色等光学性能的变化，最终实现晶体结构、介电性能的无损非接触检测，达到动态评估器件服役寿命的目的。因此，开发兼具高性能的荧光-储能介电电容器具有广阔的商业前景。
2、西南科技大学魏贤华教授课题组报道了一种eu3+掺杂的srtio3基储能-荧光铁电陶瓷（journal of alloys and compounds 901 (2022) 163556），该陶瓷具有较好的介电和储能性能，且表现出红光发射的荧光特性。香港理工大学的郝建华教授课题组报道了yb/er共掺杂的钛酸钡外延薄膜，并通过在上
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种介电陶瓷及基于其的具有透明壳体的储能-荧光介电电容器和方法，用以解决当前的储能-荧光介电电容器储能密度低且荧光强度弱的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种介电陶瓷，所述介电陶瓷的化学式为nbixdyina0.5tio3-(1-n)batio3或nbixdyina0.5tio3-(1-n)srtio3；其中：其中：0.75≤n≤0.94；0.45≤x≤0.475；0.025≤i≤0.035。
4、进一步地，所述介电陶瓷的化学式为0.94bi0.475dy0.025na0.5tio3-0.06batio3、0.75bi(703/1500)dy(47/1500)na0.5tio3-0.25batio3、0.94bi0.475dy0.025na0.5tio3-0.06srtio3或0.75bi(703/1500)dy(47/1500)na0.5tio3-0.25srtio3。
5、本专利技术还公开了上述介电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
6、按照权利要求1或2所述的化学式计量比称取bi2o3、ba2co3、na2co3、dy2o3、srco3和tio2作为原料；
7、将原料进行一次球磨，将得到的浆料依次进行烘干和预烧处理，得到陶瓷粉体前驱体；
8、将陶瓷粉体前驱体依次进行二次球磨、压片成型、冷等静压和烧结处理，得到介电陶瓷。
9、进一步地，所述bi2o3、ba2co3、na2co3、dy2o3、srco3和tio2的纯度不低于99.5%；
10、所述一次球磨和二次球磨的转速为600-650 r/min，球磨时间为20-32 h，球磨的介质为无水乙醇或者蒸馏水中的一种；
11、所述烘干的时间为12-24 h；所述预烧处理的温度为855-875 ℃，时间为3-5 h。
12、进一步地，所述压片成型的压强为1.5-4 mpa，保压时间为1-5 min；
13、所述冷等静压过程中压强为100-300 mpa，保压时间为1-5 min。
14、进一步地，所述烧结处理的温度为1140-1160 ℃，时间为2-4 h。
15、本专利技术还公开了一种具有透明壳体的储能-荧光介电电容器，所述具有透明壳体的储能-荧光介电电容器的部件包括上述的介电陶瓷、透明导电电极、引脚和透明外壳；
16、所述透明导电电极设置在介电陶瓷表面；所述引脚焊接在介电陶瓷两侧；所述透明外壳封装在介电陶瓷、透明导电电极和引脚外部。
17、本专利技术还公开了上述具有透明壳体的储能-荧光介电电容器的制备方法，包括以下步骤：
18、在介电陶瓷表面溅射透明导电电极，随后在介电陶瓷两侧各焊接一根引脚，得到组成部件；
19、在组成部件外部封装上透明外壳，得到具有透明壳体的储能-荧光介电电容器。
20、进一步地，所述溅射透明导电电极的具体工艺为：
21、首先，利用真空泵将沉积腔内真空度抽至5×10-5pa以下；再向沉积腔内通入氩气与氧气按照体积比为99.5:0.5混合而成的混合气体，使沉积腔内气压稳定保持在0.5-2pa；
22、然后，按照直流溅射功率90-100 w，样品台沉积温度20-30 ℃，溅射时间30-60min的工艺参数制备透明导电电极，电极厚度20-40 nm；
23、最后，待上述溅射完成后，通入氩气与氧气按照体积比为99.5:0.5混合而成的混合气体使腔内气压稳定保持在1×104- 3×104pa，并将样品台升温至500-600 ℃并保温1-3h完成对电极的退火处理，即得到所述的透明导电电极；
24、所述透明导电电极为ito、azo和fto中的任意一种。
25、进一步地，所述引脚焊接的温度为260-300 ℃；所述透明外壳为聚合物透明外壳；所述聚合物透明外壳的封装温度为200-250 ℃，固化时间5-10 min；
26、所述引脚为镀锡的铁铝合金引脚；所述聚合物的材料为pmma、pc和环氧树脂e51中的一种或两种。
27、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
28、本专利技术公开了一种介电陶瓷，在材料组成设计上，由于采用dy3+掺杂准同型相界（morphotropic phase boundary，mpb）处的bi0.5na0.5tio3与batio3或srtio3二元固溶体，该组分中相转变能垒低、介电常数大，通过离子掺杂、工艺控制等手段调节其介电、极化、温度稳定性效果非常显著，能够优异的铁电和介电性能。此外，dy3+掺杂不仅能引入晶格畸变，还会引入白光发光中心，从而在bi0.5na0.5tio3与bat本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种介电陶瓷，其特征在于，所述介电陶瓷的化学式为nBixDyiNa0.5TiO3-(1-n)BaTiO3或nBixDyiNa0.5TiO3-(1-n)SrTiO3；其中：0.75≤n≤0.94；0.45≤x≤0.475；0.025≤i≤0.035。
2.根据权利要求1所述的一种介电陶瓷，其特征在于，
3.权利要求1或2所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述Bi2O3、Ba2CO3、Na2CO3、Dy2O3、SrCO3和TiO2的纯度不低于99.5%；
5. 根据权利要求3所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述压片成型的压强为1.5-4 MPa，保压时间为1-5 min；
6. 根据权利要求3所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为1140-1160 ℃，时间为2-4 h。
7.一种具有透明壳体的储能-荧光介电电容器，其特征在于，所述具有透明壳体的储能-荧光介电电容器的部件包括权利要求1或2所述
8.权利要求7所述的一种具有透明壳体的储能-荧光介电电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种具有透明壳体的储能-荧光介电电容器的制备方法，其特征在于，所述溅射透明导电电极的具体工艺为：
10. 根据权利要求8所述的一种具有透明壳体的储能-荧光介电电容器的制备方法，其特征在于，所述引脚焊接的温度为260-300 ℃；所述透明外壳为聚合物透明外壳；所述聚合物透明外壳的封装温度为200-250 ℃，固化时间5-10 min；
...【技术特征摘要】
1.一种介电陶瓷，其特征在于，所述介电陶瓷的化学式为nbixdyina0.5tio3-(1-n)batio3或nbixdyina0.5tio3-(1-n)srtio3；其中：0.75≤n≤0.94；0.45≤x≤0.475；0.025≤i≤0.035。
2.根据权利要求1所述的一种介电陶瓷，其特征在于，
3.权利要求1或2所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述bi2o3、ba2co3、na2co3、dy2o3、srco3和tio2的纯度不低于99.5%；
5. 根据权利要求3所述的一种介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述压片成型的压强为1.5-4 mpa，保压时间为1-5 min；
6. 根据权利要求3所述的一种介...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱孝培，张思雨，杨钊，张乐，张宝东，尉俊月，樊建男，朱明歌，王绗鉴，游才印，田娜，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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