一种玻璃陶瓷材料及其制备方法和应用
文献发布时间：2023-06-19 15:47:50
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种玻璃陶瓷材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，5G通信技术快速发展，实现电子设备的小型化和高容量成为必然趋势，而开发具有高储能密度、低损耗的电容器是关键之一。传统的陶瓷电容器的介电常数大(>1000)，但介电损耗也大，而传统的玻璃电容器的介电损耗小，但介电常数也小(<10)。所以，现有的陶瓷电容器和玻璃电容器均无法满足日益增长的需求，需要开发新的电容器材料。
CN 109942195 A公开了一种具有高介电常数低介电损耗的玻璃陶瓷，通过加入PbO获得了介电常数大(400～1200)、低介电损耗(0.0007～0.0042)的玻璃陶瓷，但由于Pb的毒性和污染性较强，不符合绿色环保发展理念。
CN 109704584 A公开了一种含SrNb
因此，开发一种介电常数大、介电损耗小的玻璃陶瓷材料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃陶瓷材料及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种玻璃陶瓷材料，其包括以下质量百分比的组分：
TiO
SiO
Al
B
BaCO
SrO：0.8％～1.7％；
Bi
Cs
优选的，一种玻璃陶瓷材料，其包括以下质量百分比的组分：
TiO
SiO
Al
B
BaCO
SrO：0.8％～1.0％；
Bi
Cs
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，再进行熔炼，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入模具，进行冷却析晶，再进行退火，即得玻璃陶瓷材料。
优选的，步骤1)中的原料经过研磨后粒径小于180μm。
优选的，步骤1)所述熔炼在1000℃～1350℃下进行。
优选的，步骤1)所述熔炼的时间为20min～80min。
优选的，步骤2)所述冷却析晶在500℃～600℃下进行。
优选的，步骤2)所述冷却析晶的时间为30min～90min。
优选的，步骤2)所述退火在300℃～400℃下进行。
优选的，步骤2)所述退火的时间为3h～5h。
一种电容器，其组成包括上述玻璃陶瓷材料。
一种电子设备，其组成包括上述电容器。
本发明的有益效果是：本发明的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数大(>25)、介电损耗小(<0.004)，且其烧结温度和析晶温度低，成本低，无铅无污染，有利于电容器的产业化和小型化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表1一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温25min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温1h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为35.0，介电损耗小于0.004。
实施例2：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表2一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温20min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温1h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为29.0，介电损耗小于0.006。
实施例3：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表3一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温30min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温1h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为36.0，介电损耗小于0.007。
实施例4：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表4一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温60min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温2h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为56.0，介电损耗小于0.007。
实施例5：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表5一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温60min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温2h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为36.6，介电损耗小于0.005。
实施例6：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表6一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温60min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温2h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为49.5，介电损耗小于0.007。
实施例7：
一种玻璃陶瓷材料，其原料组成如下表所示：
表7一种玻璃陶瓷材料的原料组成表
上述玻璃陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料按比例混合后进行研磨，研磨至原料的粒径小于180μm(可以通过80目筛网)，再将原料装入氧化铝坩埚后加入马弗炉，1350℃保温60min，得到玻璃液；
2)将玻璃液注入预热好的模具，550℃保温2h，再转入退火炉350℃退火4h，即得玻璃陶瓷材料。
性能测试：
将玻璃陶瓷材料切割后打磨抛平，再对表面进行清洁，再用导电银浆制备银电极，烘干，再放置在氧化铝承烧板上并放入电炉，350℃保温30min，再采用Agilent4294A精密阻抗分析仪进行测试。
经测试，本实施例的玻璃陶瓷材料在10KHz～10MHz的频率下的介电常数为67.0，介电损耗小于0.007。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。