[發明專利]鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛二元系高熱釋電陶瓷材料及其制備工藝

無效

• 申請號: 200710043899.5
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101100376A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 孫大志;朱杰;朱玉丹;張蘭蘭;錢娟娟
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: C04B35/472
• 分類號: C04B35/472
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及一種熱釋電陶瓷材料及其制備工藝，具體說，是涉及一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛二元系高熱釋電陶瓷材料及其制備工藝，屬于熱釋電陶瓷技術領域。

背景技術

熱釋電陶瓷是一類經人工極化處理后，具有非零的宏觀極化強度的多晶固體。熱釋電陶瓷材料具有成本低廉的優勢，在防火、防盜、燈開關、玩具等方面具有極大的應用前景。熱釋電效應可直接用于紅外探測和熱-電能量轉換。目前使用的熱釋電材料為一元系熱釋電陶瓷材料，熱釋電系數大約在4×10^-8C/K·cm²左右，例如中國專利CN1583665(申請日：2004，6，11)中公開的Pb(Zr_x，Ti_1-x)O₃(簡稱PZT)一元系熱釋電陶瓷材料，其熱釋電系數在4×10^-8C/K·cm²左右；雖然中國專利CN1884194(申請日：2006，6，23)中公開的Pb_1-x-yLa_xCa_yTi_1-x/4O₃(簡稱PLCT)一元系熱釋電陶瓷材料，其熱釋電系數可高達16×10^-8C/K·cm²，但該材料需采用凝膠注模法成型，工藝較復雜，而且原料中使用到的La₂O₃和CaCO₃，均容易吸潮，不利于保存和使用，且稀土氧化物La₂O₃還存在來源少、成本高問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉的新型高熱釋電陶瓷材料及其制備工藝，以解決上述現有技術所存在的缺陷。

為達到上述發明目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛二元系高熱釋電陶瓷材料，是以鈮鎂酸鉛(PMN)-鈦酸鉛(PT)二元系為基元組成構成的單組分線性熱釋電陶瓷材料或多組分非線性熱釋電陶瓷材料，所述基元組成配方為：xPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃+(1-x)PbTiO₃，即：xPMN+(1-x)PT，其中x＝0.2～0.48。

上述基元組成還包括對其的摻雜元素，摻雜元素可為Mn、Al或Ce元素，摻雜量為0.2～1.5wt％。

上述鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛二元系單組分線性高熱釋電陶瓷材料的制備工藝包括如下順序步驟：

1)制備MgNb₂O₆，即，以堿式MgCO₃和Nb₂O₅反應，其中MgCO₃和Nb₂O₅的投料比(摩爾比)為1∶1，反應溫度為950～1020℃，反應時間為2～6小時；

2)制備鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛單組分粉體，即，按化學式比例加入PbO和TiO₂(若有摻雜，包括摻雜原料)于上述MgNb₂O₆中反應，反應條件為：先在680～720℃反應1～3小時，然后在820～860℃反應1～3小時；

3)按常規陶瓷材料燒結工藝進行燒結，燒結溫度為1260～1370℃，燒結時間為2～4小時；

4)按常規陶瓷材料制備工藝進行被銀后極化，極化條件為：在40～80℃硅油中，以2000～3000V/mm電場強度極化5～15分鐘。

上述鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛二元系多組分非線性高熱釋電陶瓷材料的制備工藝包括如下順序步驟：

1)制備MgNb₂O₆，即，以堿式MgCO₃和Nb₂O₅反應，其中MgCO₃和Nb₂O₅的投料比(摩爾比)為1∶1，反應溫度為950～1020℃，反應時間為2～6小時；

2)制備鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛各組分粉體，即，分別按化學式比例加入PbO和TiO₂(若有摻雜，包括摻雜原料)于上述MgNb₂O₆中反應，反應條件為：先在680～720℃反應1～3小時，然后在820～860℃反應1～3小時；