[發明專利]一種氧化鑭摻雜改性的鈮酸鉀鈉基透明陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202010114210.9
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111302798B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 戴中華;郭恕璇;李定妍;劉衛國
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/634;B24B1/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明公開了一種氧化鑭摻雜改性的鈮酸鉀鈉基透明陶瓷及其制備方法。首先按照化學式0.825(K_0.5Na_0.5)NbO₃?0.175Sr_1?3x/2La_x(Sc_0.5Nb_0.5)O₃進行配料，其中0≤x≤0.03。經球磨、干燥后獲得原料粉體；將獲得的原料粉體壓制成片，于1200～1300℃下燒結，得到氧化鑭摻雜的鈮酸鉀鈉基透明陶瓷。本發明制備方法簡單、重復性好、成品率高。通過稀土La的摻雜克服了純鈮酸鉀鈉基陶瓷性能的不足，制得的氧化斕摻雜的鈮酸鉀鈉基陶瓷在可見光區域透射率最高可達65％，同時具有優異的儲能特性，儲能密度2.2518J/cm³，儲能效率為81.9％。

技術領域

本發明屬于功能陶瓷材料技術領域，具體涉及一種氧化鑭摻雜改性的鈮酸鉀鈉基透明陶瓷及其制備方法。

背景技術

透明陶瓷是一類備受關注的新型光功能材料。由于其具有優異的鐵電、機械性能以及顯著的電光效應，且還具有耐高溫、耐腐蝕、高硬度和高透明度等特性，使該材料被用作核試驗人員及飛行人員的各種軍用防具、坦克透明防彈裝甲、紅外導彈的窗口和整流罩、大口徑火炮的點火裝置等，在軍事、航空領域中占據極其重要的地位。同時透明鐵電陶瓷能把光、電、機械性能耦合在一起，顯示出多功能特性，因而成為光纖通信、集成光學和信息處理等技術領域的核心材料，可用于反射模顯示器、電控光閥、圖像存儲器、光衰減器、偏振控制器、Q開關、可調諧光濾波器等器件中。除此之外，部分透明鐵電陶瓷還具有儲能性能，可以作為儲能材料使用，這更是透明鐵電陶瓷成為一些新興學科和新興技術得以實現的關鍵。

近年來，利用無壓燒結法制備的KNN基透明鐵電陶瓷由于其高的光學透過率、優異的顯微結構特性(高密度、低孔隙率、晶粒細小又均勻)和良好的儲能特性而受到關注。2016年，Du等人通過在鈮酸鉀鈉中加入第二組元來抑制晶粒生長，從而制備出在可見光區透光率達到60％的0.8(K_0.5Na_0.5)NbO₃-0.2Sr(Sc_0.5Nb_0.5)O₃透明陶瓷。緊接著，該課題組又在鈮酸鉀鈉中引入鈮鎂酸鉍等其他第二組元，結果表明:細小晶粒和弛豫行為有利于提高儲能密度。同年，陜西師范大學Yang等人通過傳統固相法制備了(1-x)(K_0.37Na_0.63)NbO₃-xCa(Sc_0.5Nb_0.5)O₃透明鐵電陶瓷，研究了密閉和不密閉燒結對陶瓷光學性能的影響，發現密閉條件下光學透過率明顯大于非密閉條件下的光學透過率。隨后，在Yang等人的研究基礎上，同課題組又制備出了(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xLaBiO₃透明鐵電陶瓷，在x＝0.025時，陶瓷的透光率達到了最大，在可見光區達到了74％，不僅超過了之前KNN基陶瓷的報道值，也超過了大部分鉛基透明陶瓷的報道值。

但是，在有關鈮酸鉀鈉基透明陶瓷的報道中，為了獲得高透明性或者高的儲能密度，都是通過對鈮酸鉀鈉基陶瓷進行固溶第二組元及加入低熔點氧化物，目前對于摻雜稀土元素在鈮酸鉀鈉基透明陶瓷的應用與發展有待深入研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化鑭摻雜鈮酸鉀鈉基透明陶瓷材料及其制備方法，以克服純鈮酸鉀鈉基陶瓷性能的不足及傳統的制備方法所存在的缺陷；這種陶瓷材料具有高透明性和高儲能密度，并且具有環境友好、實用性高等特性。

本發明采用的技術方案如下：