[發(fā)明專利]基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架、制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910452125.0
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110092654A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭海務(wù);張遠(yuǎn)征;蔣俊華;王清林;朱泉泳;蘇煥鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;C04B35/626;H01L41/187;H01L41/43;H01L41/113
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

1.一種基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架，其特征在于：所述壓電材料利用固相法制備出鈦釤兩種元素共摻雜的鐵酸鉍基壓電材料，結(jié)構(gòu)式為Bi_1-x Sm_xFe_1-xTi_xO₃，其中0.12≤x ≤0.16，所述鐵酸鉍基壓電材料以纖維素做模板經(jīng)冷凍技術(shù)制備出互連三維多孔壓電骨架。

2.權(quán)利要求1所述的基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架的制備方法，其特征在于步驟如下：

（1）將Bi、Sm、Fe、和Ti的氧化物混合，以乙醇為媒介，球磨混合均勻，之后烘干得到混合原料；

（2）將步驟（1）中混合原料置于馬弗爐中煅燒，煅燒后研磨得到壓電陶瓷顆粒；

（3）將步驟（2）得到的壓電陶瓷顆粒、纖維素和去離子水磁力攪拌12-16h形成均勻的懸濁液；

（4）將步驟（3）得到的懸濁液置于-20℃環(huán)境中冷凍結(jié)冰，凍結(jié)樣品置于冷凍干燥機中升華，得到纖維素與壓電顆粒的混合物；

（5）將步驟（4）得到的纖維素與壓電顆粒的混合物煅燒得到互連三維多孔壓電骨架。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中Bi、Sm、Fe、和Ti的氧化物分別為Bi₂O₃、Sm₂O₃、Fe₂O₃和TiO₂，球磨24-28h混合均勻，之后80-90℃烘干24-30h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中以5℃/min的速度升溫至900-950℃，煅燒1-2h；煅燒后手動研磨10h得到粒徑尺寸為300-400 μm的壓電陶瓷顆粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）懸濁液中壓電陶瓷顆粒占8-12wt%，纖維素占4-6 wt%。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中冷凍干燥機的溫度為-50℃，升華時間為24-30h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電材料的互連三維多孔壓電骨架的制備方法，其特征在于：所述步驟（5）中以5℃/min的速度升溫至400-450℃燒結(jié)1h，之后以同樣的升溫速率升溫至900-950℃燒結(jié)1h。

8.權(quán)利要求2-7任一項制備的互連三維多孔壓電骨架在制備柔性壓電復(fù)合膜中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于步驟如下：

以PET-ITO做下電極鋪設(shè)在50℃的加熱臺上，將互連三維多孔壓電骨架與硅膠的混合物倒在PET-ITO上，在用刮刀涂布技術(shù)制備300μm厚的柔性壓電復(fù)合膜；20min后，趁混合物未完全固化，在上表面貼上另外一層PET-ITO做上電極，繼續(xù)固化；總固化時間3-4h，制備得到柔性壓電復(fù)合膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于：所述互連三維多孔壓電骨架與硅膠的混合物中互連三維多孔壓電骨架的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40wt%。