本发明是关于电子信息材料与元器件的，特别涉及一种具有高储能密度的锆钛酸钡电介质材料及其制备方法
背景技术：
介质储能材料在材料与能源领域具有极广泛的应用。在民用方面，可用于混合动力汽车、大型互联电力系统稳定控制以及新能源系统；在军事上，作为脉冲功率主体部分的高脉冲功率源，可用于坦克、电磁炮、定向能武器、综合电力推进舰艇及受控激光核聚变等。当前科技的发展朝着小型化、集成化和轻量化的方向发展，因此开发具有更高储能密度的介质材料是当前研究的热点。
batio3是一种具有较高的介电常数的电介质材料，由于具有优异的介电、压电、绝缘等性能而被广泛的研究。同时，batio3也是一种优良的mlcc基体材料，因此如果希望其具有较大的储能密度，需要其介电常数和耐压值都要高，同时要求介电常数线性度要高，即其随着电场强度的增加下降幅度要小。但是，随着温度的变化，介电常数通常变化很大，为了使介电常数的居里峰展宽，并保证其温度的变化对介电常数的影响不大，一般通过调整成分、工艺等，改变固溶体结构，以使居里峰变宽。锆钛酸钡ba(zrxti1-x)o3(bzt)是batio3中zr4+取代部分ti4+后形成的固溶体系，掺杂zr离子后所形成的bzt体系随着zr离子掺杂量的变化，其居里峰左移并且展宽，为了进一步提高其储能密度，可以采用a位掺杂稀土元素的方法来进一步改善其储能性能。
技术实现要素：
本发明的目的，在于进一步提高现有锆钛酸钡ba(zrxti1-x)o3(bzt)电介质材料的储能密度，提供一种具有高储能密度的锆钛酸钡材料及其制备方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种具有高储能密度的锆钛酸钡电介质材料，其化学式为:ba1-xsmx(zr0.2ti0.8)o3，其中x＝0.001～0.006；
该具有高储能密度的锆钛酸钡电介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：
(1)分别将baco3、sm2o3、tio2、zro2按化学计量式ba1-xsmx(zr0.2ti0.8)o3，其中x＝0.001～0.006进行配料，将粉料放入尼龙罐中，加入无水乙醇和锆球后，球磨4～8小时；
(2)将步骤(1)球磨后的粉料放入干燥箱中，于80～100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将过筛后的粉料放入氧化铝坩埚后置于中温炉中，于1000～1150℃预烧，保温3～7小时；
(4)将步骤(3)预烧后的原料，放入尼龙罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨9～16小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压制成型为坯体；
(5)将步骤(4)的坯体于1210℃～1310℃烧结，保温2～8小时，制成具有较高储能密度的锆钛酸钡电介质材料。
所述步骤(1)的粉料采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。
所述步骤(1)ba1-xsmx(zr0.2ti0.8)o3中sm的含量为x＝0.0025。
所述步骤(4)粉末压片机的成型压力为1～6mpa。
所述步骤(5)的烧结温度为1250℃。
本发明制得的ba1-xsmx(zr0.2ti0.8)o3(x＝0.001～0.006)材料，具有较高的储能密度(0.75～1.15j/cm3)和适中的烧结温度(1210℃～1310℃)。
具体实施方式
本发明以baco3、sm2o3、tio2、zro2为初始原料，通过固相法制备一种具有较高储能密度的介质材料，具体实施例如下：
实施例1
1.将baco3、sm2o3、tio2、zro2按化学计量式(ba0.9975sm0.0025)(zr0.2ti0.8)o3进行配料，配比为：8.2173gbaco3、0.018gsm2o3、2.6681gtio2，1.0287gzro2，将约10g的混合粉料放入尼龙罐中，加入200ml无水乙醇，加入150g的锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，转速为400转/分；
2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于80℃烘干，而后过40目筛；
3.烘干过筛后的粉料放入中温炉，于1050℃预烧，保温4小时；
4.将步骤3预烧后的粉料加入0.5wt.％pva进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨12小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以4mpa的压力压制成坯体；
5.将生坯在1250℃烧结，保温4小时，制成具有高介电常数的具有高储能密度的锆钛酸钡电介质材料。
6.用aixaccttf1000铁电工作站在10hz下测试其电滞回线，根据电滞回线，采用下面的公式进行储能密度的计算：
其中，w1表示储能密度，pmax表示最大极化强度，pr表示剩余极化强度，e表示最大电场。
7.根据上述公式并结合电滞回线计算储能密度，计算结果如下：
x＝0.0025，w1＝1.15j/cm3。
实施例2-8
实施例2-8为不同sm含量ba1-xsmx(zr0.2ti0.8)o3，其预烧温度、烧结温度、烧结时间与介电性能详见表1，其余制备过程与实施例1完全相同。
表1
本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。