[發明專利]一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810310714.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108439980B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 魯圣國;簡曉東;郭金洪;路標;姚英邦;陶濤;梁波
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/622;F25B21/00;G01D21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明屬于材料技術領域，尤其涉及一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷及其制備方法與應用。本發明提供了一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷，結構式為：BaZr_xMn_yTi_(1?x?y)O₃；其中，0.15≤x≤0.20，0.0025≤y≤0.05。本發明還提供了一種上述鋯鈦酸錳鋇陶瓷的制備方法，本發明還提供了一種上述鋯鈦酸錳鋇陶瓷或上述制備方法得到的產品在傳感器、固態制冷以及儲能器件領域的應用。經實驗測定可得，本發明提供的技術方案制得的產品，與現有技術中的制冷材料相比，可保持更寬的溫度穩定性以及使用溫區，可應用于日常制冷材料的各個領域；同時，具有較高的電卡效應，材料性能佳；解決了現有技術中的電卡制冷材料，存在著無法確保目標陶瓷在保持寬的溫度穩定性及使用溫區的同時，獲得高的電卡效應的技術缺陷。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，尤其涉及一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷及其制備方法與應用。

背景技術

傳統的制冷方式采用的是空氣壓縮機制冷，在制冷的過程中，能量在熱傳導過程中以各種方式耗散，制冷效率實際比較低。同時，空氣壓縮機制冷過程中，對以氟化物為代表的各類制冷劑的使用，所造成的環境損傷，如對臭氧層的損害，加劇全球溫室效應等缺陷，約制了空氣壓縮機制冷技術的進一步普及和發展。另一方面，近年來，隨著智能器件的發展，人們對制冷小型化、智能化及能源優化的要求越發強烈，找到一種新型的高效、環境友好的制冷技術，成為制冷發展領域的主要研究方向。半導體制冷(Semiconductorrefrigeration)、磁卡制冷(Magnetic-caloric refrigeration)、電卡制冷(Electric-caloric refrigeration)等新型全固態技術越來越受到重視；其中，固態制冷是人們較為關注的領域之一。

新型的制冷技術如半導體制冷由于其原理上的缺陷，在制冷過程中同時產生的焦耳熱等多余的能量耗散，致使其制冷效率一直不高；而為了得到足夠的制冷效率，磁卡制冷所需要的強磁場，一來需要巨大的磁性部件，二來強磁場對人體環境都有著明顯的傷害。而電卡制冷以其高的制冷效率，環境友好性和易于小型化商用化的特點，在固態制冷領域被視為最佳的解決方案。其中，由于其對環境的污染小且聚合材料較好的熱傳導特性，人們漸漸把目光轉向一個新的陶瓷體系——鈦酸鋇(BTO)陶瓷；具有的較高得電卡效應，環境友好等特性，被認為是極具前景的電卡固態制冷材料廣泛研究。

盡管鈦酸鋇基體系表現出良好的電卡性能，但是，仍具有一些不足之處。首先，居里點過高(TC-BTO₃＝120℃)；其次，一級相變雖然能帶來高的電卡性能，但是窄的溫度區間，都使得高的電卡效應不能應用于實際生活生產過程中。所以如何在保持寬溫域的同時是材料具有高的電卡效應又是一個值得研究的問題。同時，對于氧化物陶瓷而言，材料中不可避免存在的氧缺陷是影響材料性能的一個關鍵因素，氧缺陷在陶瓷電卡材料中作為一維點缺陷存在，一方面挾制電偶極子的轉向，另一方面，提供不期望出現的漏電流，降低陶瓷材料耐受電場同時造成損耗，很大程度上降低了材料性能。

從上述背景技術介紹可以得出，現有技術中的電卡制冷材料，存在著無法確保目標陶瓷在保持寬的溫度穩定性及使用溫區的同時，獲得高的電卡效應的技術缺陷。

因此，研發出一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷及其制備方法與應用，用于解決現有技術中的電卡制冷材料，存在著無法確保目標陶瓷在保持寬的溫度穩定性及使用溫區的同時，獲得高的電卡效應的技術缺陷，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷及其制備方法與應用，用于解決現有技術中的電卡制冷材料，存在著無法確保目標陶瓷在保持寬的溫度穩定性及使用溫區的同時，獲得高的電卡效應的技術缺陷。

本發明提供了一種鋯鈦酸錳鋇陶瓷，所述鋯鈦酸錳鋇陶瓷的結構式為：BaZr_xMn_yTi_(1-x-y)O₃；