[發明專利]一種具有大壓電應變及壓光性能的無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810668010.0
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108516823B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 周昌榮;黎清寧;曾衛東;許積文;楊玲;袁昌來;陳國華;饒光輝
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622;H01L41/187
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

本發明公開了一種具有大壓電應變及壓光性能的無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料組成為：0.9(Bi_0.5Na_0.5)_0.689(Ba_0.5Ca_0.5)_0.3Pr_0.01Gd_0.001TiO₃?0.1Ca₂Ta₂O₇。用微波快速燒結制得，產品經實驗測量，具有非常優異的壓電應變性及壓光特性，最大壓電應變系數=353pm/V，在1000N應力下發光波長612nm，制備工藝簡單，成本低廉，適合大規模工業生產。

技術領域

本發明涉及應變驅動及應力發光的無鉛鐵電陶瓷材料，具體是一種ABO₃型鈣鈦礦結構，具有大壓電應變及壓光發光性能的鈦酸鉍鈉(BNT)基無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

應力發光材料在應力傳感器、顯示現象以及生物成像等領域具有潛在的應用前景，逐漸引起了人們的重視。由于彈性應力發光材料具有非破壞性、可重復性以及力-光依賴性的特點，其在應力傳感器、應力分布可視化、顯示現象以及生物成像等方面具有明顯的優勢，彈性應力發光材料是應力發光材料中最重要的一類應力發光材料。

鐵電陶瓷在電場作用下產生壓電應變，可以用來作為驅動器，微位移測量儀。因此利用鐵電陶瓷材料本身具有的應力，可以用來調控發光性能，加上本身具有壓電應變特性，有望用于壓電-壓光發光雙功器件。目前鈦酸鉍鈉(BNT)基陶瓷中同時具有壓電-壓光發光雙功性能還很少報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種ABO₃型鈣鈦礦結構，同時具有壓電-壓光發光雙功性能的鈦酸鉍鈉(BNT)基無鉛鐵電陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料性能優異，最大壓電應變系數=353pm/V，在1000N應力下發光波長612nm，工藝簡單，成本低廉，適合大規模工業生產。

本發明一種具有大壓電應變及壓光性能的無鉛鐵電陶瓷材料，組成為：

0.9(Bi_0.5Na_0.5)_0.689(Ba_0.5Ca_0.5)_0.3Pr_0.01Gd_0.001TiO₃-0.1Ca₂Ta₂O₇。

上述具有大壓電應變及壓光性能的無鉛鐵電陶瓷材料的制備方法，采用微波燒結法，包括如下步驟：

（1）按照0.9(Bi_0.5Na_0.5)_0.689(Ba_0.5Ca_0.5)_0.3Pr_0.01Gd_0.001TiO₃-0.1Ca₂Ta₂O₇的化學計

量分別稱取分析純原料Bi₂O₃、BaCO₃、CaCO₃、Pr₆O₁₁、Ta₂O₅、Na₂CO₃、Gd₂O₃和TiO₂，裝入球磨罐中，以氧化鋯為磨球、無水乙醇為球磨介質，充分混合球磨24小時，分離磨球，將原料在60℃烘干；

（2）烘干后的粉料壓制成大塊坯體，放入高鋁坩堝加蓋，于950℃保溫2小時合

成固溶體；