[發明專利]提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法

有效

• 申請號: 201410215608.6
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103981573A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 羅來慧;岳青影;姜希杰;李偉平;杜鵬
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B28/02;C30B30/02;C30B33/00;C04B35/49;C04B35/495
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 景豐強

1.一種提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法，其特征在于包括如下步驟：

①材料合成在空氣中進行，在合成步驟中添加Mn²⁺的正二價氧化物作為添加劑或者經過高溫處理后變為Mn²⁺，配料后獲得通式為AB_1-xMn_xO₃的鈣鈦礦結構鐵電材料，該鈣鈦礦結構鐵電材料有氧空位產生，該通式中的A占據立方晶胞的頂點位置，A為Ca、Ba、Pb、Bi、K、Na中的至少一種；該通式中的B占據立方晶胞的體心位置，B為Ti，Nb，Mg，Zn，In，Zr中的至少一種；該通式中的O占據立方晶胞的面心位置；該通式中的Mn²⁺替代部分B位的配料；該通式中的x滿足：0.03≥x≥0.01；

②將上述獲得的鈣鈦礦結構鐵電材料在空氣中室溫老化或者施加沿著單晶<001>方向極化。

2.根據權利要求1所述的提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法，其特征在于步驟①中所述通式AB_1-xMn_xO₃對應的鐵電材料ABO₃為四方相鐵電材料時，步驟②中采用在空氣中室溫老化，所述的四方相鐵電材料在室溫下具有宏疇四方相，疇內的自發極化方向為<001>方向。

3.根據權利要求2所述的提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法，其特征在于所述的四方相鐵電材料為多晶陶瓷材料或多疇鐵電單晶。

4.根據權利要求3所述的提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法，其特征在于所述的四方相鐵電材料為BaTiO₃或Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.1Ti_0.9O₃。

5.根據權利要求4所述的提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法，其特征在于包括如下步驟：

采用純的BaCO₃，CaCO₃，ZrO₂，TiO₂，MnCO₃，分別稱重7.526g，0.673g，0.547g，3.198g，0.069g放入球磨罐中混合球磨，球磨條件：原料的體積、瑪瑙球體積、球磨介質無水乙醇的體積比為1：1：1.5，將其球磨10小時，球磨后的原料放入烘箱在80℃烘5小時；將烘干后原料利用壓片機在20Mpa下壓片成直徑40mm的原料胚體，壓完片后的生胚放入箱式爐中預燒，預燒條件為1200℃保溫4小時，將合成的塊狀樣品碾碎，磨成粉末過篩，將其球磨10小時，再次放入烘箱80℃下5小時烘干；最后，將烘干后的粉料按10g粉料加1ml聚乙烯醇粘合劑的比例進行研磨，磨成均勻粉末，用80目篩子過篩3次，磨好粉料的稱量質量為0.500克，在2MPa下壓成直徑為13mm的小片，在Al₂O₃墊片上鋪上98％的ZrO₂粉末，并以ZrO₂粉末將壓好的小片覆蓋，將其放入箱式爐中燒結，燒結條件為1450℃保溫4小時；經過高溫處理后的的陶瓷室溫為四方相Ba_0.85Ca_0.15(Zr_0.1Ti_0.9)_0.99Mn_0.01O₃。將陶瓷片放在空氣中，室溫老化，老化時間1天～15天。

6.根據權利要求1所述的提高鈣鈦礦結構鐵電材料居里溫度的方法，其特征在于步驟①中所述通式AB_1-xMn_xO₃對應的鐵電材料ABO₃為弛豫鐵電材料時，步驟②中采用施加沿著單晶<001>方向極化。