1.一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将Ba0.4Sr0.6TiO3粉体与Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃粉按照化学式Ba0.4Sr0.6TiO3-x(Bi2O3-B2O3-SiO2)进行配料并混合均匀,过筛获得原料粉体;其中x表示Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃粉质量百分数,且3%≤x≤12%;
(2)将步骤(1)获得的原料粉体在200~250MPa的压力下压制成片,得到无铅陶瓷材料生坯;
(3)将步骤(2)制备的无铅陶瓷材料生坯烧结成瓷,得到具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,Ba0.4Sr0.6TiO3粉体通过以下过程制备:按化学式Ba0.4Sr0.6TiO3,将SrTiO3纳米粉体与BaTiO3纳米粉体进行配料并混合均匀,然后过120目筛,得到Ba0.4Sr0.6TiO3粉体。
3.根据权利要求2所述的一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,SrTiO3纳米粉体与BaTiO3纳米粉体粒径均小于100nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃粉通过以下过程制备:按照Bi2O3:B2O3:SiO2=13:4:3的摩尔比称取Bi2O3、B2O3和SiO2,混合均匀后升温至1200~1300℃并保温1~2小时,得到高温玻璃熔体,然后将高温玻璃熔体倒入去离子水中形成碎小的玻璃块,最后碎小的玻璃块进行研磨,得到Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃粉。
5.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中混合均匀过程是通过球磨进行的,球磨介质为无水乙醇,球磨时间为12~16小时。
6.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中过筛具体为过200目筛。
7.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中烧结的温度为1300~1350℃,时间为2~3小时。
8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的方法制备的具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料,其特征在于,该无铅陶瓷材料的化学式为Ba0.4Sr0.6TiO3-x(Bi2O3-B2O3-SiO2),其中,x表示Bi2O3-B2O3-SiO2质量百分数,且3%≤x≤12%。
9.一种如权利要求8所述的具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料,其特征在于,该无铅陶瓷材料的化学式为Ba0.4Sr0.6TiO3-x(Bi2O3-B2O3-SiO2),其中,x表示Bi2O3-B2O3-SiO2质量百分数,且6%≤x≤12%。
10.一种如权利要求8所述的具有高储能密度和高储能效率的无铅陶瓷材料,其特征在于,该无铅陶瓷材料的平均晶粒尺寸为320~360nm,储能密度为1.73~1.98J/cm3,储能效率为90~92%,电场强度为241~279kV/cm。