[發(fā)明專(zhuān)利]一種摻雜LaMnO3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810145065.3
• 申請(qǐng)日: 2018-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108409321B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春明;王茜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/475
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/475;C04B35/622;C04B35/626;C04B41/88
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發(fā)明涉及一種摻雜LaMnO₃的鈦酸鉍鐵（Bi₅Ti₃FeO₁₅）復(fù)合高溫壓電陶瓷及其制備方法，所述高溫壓電陶瓷以鈦酸鉍鐵為基體，摻雜的LaMnO₃包覆在鈦酸鉍鐵基體的表面；所述復(fù)合高溫壓電陶瓷組成由以下通式表示：(1?x)Bi₅Ti₃FeO₁₅?xLaMnO₃，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的高溫壓電陶瓷材料能夠顯著提高壓電性能，并有效的保持溫度穩(wěn)定性，利用此類(lèi)陶瓷元件組裝成的壓電傳感器，可以在高溫下的使用，能夠廣泛應(yīng)用于高溫測(cè)量、探測(cè)及自動(dòng)控制領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫?zé)o鉛壓電陶瓷材料領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜LaMnO₃的鈦酸鉍鐵(Bi₅Ti₃FeO₁₅)高溫壓電陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

耐高溫的壓電陶瓷材料在壓力傳感器、應(yīng)力傳感器、聲波傳感器和振動(dòng)傳感器中有著良好的應(yīng)用前景。目前已商業(yè)化的高溫壓電材料主要是單晶石英(α-SiO₂)、LiNbO₃、GaPO₄、 La₃Ga₅SiO₁₄等壓電單晶，但是生長(zhǎng)此類(lèi)壓電單晶需要昂貴的設(shè)備并且產(chǎn)率較低。對(duì)比而言，壓電多晶陶瓷材料更容易對(duì)組分、形狀及性能進(jìn)行修飾，制備過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用前景更為廣泛。

鉍層狀結(jié)構(gòu)壓電陶瓷材料是壓電陶瓷材料的重要組成部分，由于其在高溫下性能穩(wěn)定而受到廣泛關(guān)注。鉍層狀結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有介電常數(shù)低、介電擊穿強(qiáng)度高、諧振頻率溫度系數(shù)低、各向異性強(qiáng)、老化率低等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)良性能保證了鉍層狀結(jié)構(gòu)陶瓷在高溫下的應(yīng)用。然而，鉍層狀結(jié)構(gòu)陶瓷還存在一定的問(wèn)題：壓電性能低、極化困難，這主要是由于其自發(fā)極化強(qiáng)度取向受到二維空間限制和較高的矯頑場(chǎng)造成的。此類(lèi)材料主要包括CaBi₂Nb₂O₉、Bi₄Ti₃O₁₂、K_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅、CaBi₄Ti₄O₁₅等。

近十年來(lái)，鈦酸鉍鐵(Bi₅Ti₃FeO₁₅)由于其優(yōu)良的多鐵性得到廣泛關(guān)注，但作為一類(lèi)鉍層狀高溫壓電陶瓷，其壓電性能(壓電常數(shù))相對(duì)較低，研究較少。

綜上可知，鈦酸鉍鐵作為一種壓電陶瓷材料仍然存在壓電性能低等缺點(diǎn)，因此，有必要對(duì)其壓電性能進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)以往的研究經(jīng)驗(yàn)，La的摻雜能夠有效提高材料致密性，降低矯頑場(chǎng)，從而提高自發(fā)極化強(qiáng)度。而Mn的摻雜能夠有效提高鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和鉍層狀結(jié)構(gòu)的壓電性能；另外，通過(guò)Mn的摻雜，能夠提高氧空位濃度，抑制疇壁運(yùn)動(dòng)，從而降低損耗。因此，本發(fā)明擬將La和Mn以LaMnO₃的形式摻雜到鈦酸鉍鐵，以期改善鈦酸鉍鐵的壓電性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種摻雜LaMnO₃的鈦酸鉍鐵高溫壓電陶瓷及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的高溫壓電陶瓷材料能有效的保持溫度穩(wěn)定性，利用此類(lèi)陶瓷元件組裝成的壓電傳感器，能夠在高溫條件下使用，可以廣泛應(yīng)用于高溫測(cè)量、探測(cè)及自動(dòng)控制等領(lǐng)域。

本發(fā)明的目的之一是提供一種摻雜LaMnO₃的鈦酸鉍鐵高溫壓電陶瓷。

本發(fā)明的目的之二是提供一種摻雜LaMnO₃的鈦酸鉍鐵高溫壓電陶瓷的制備方法。