[發(fā)明專利]一種三峽庫區(qū)滑坡位移監(jiān)測用鈦酸鋇壓電材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-10-08
• 公開（公告）號: CN112341187B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 王仕發(fā);高華靜;韓素斌;唐勝楠;趙欣欣;孫光壯
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶三峽學院
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;C04B35/46;C04B35/468;C04B35/622;C04B35/624
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 林鵬

本發(fā)明涉及本發(fā)明提出了一種三峽庫區(qū)滑坡位移監(jiān)測用鈦酸鋇壓電材料的制備方法，屬于多元無機復合材料的制備技術(shù)領域。本發(fā)明以二氧化鈦、鋇鹽、氫氧化鈉為原材料，在反應釜中制備BaTiO₃；以CeO₂為壓峰劑，改善BaTiO₃陶瓷的溫度特性，同時抑制晶粒的異常長大，有效提高摻雜體系的介電常數(shù)；引入TiO₂，降低BaTiO₃體系的介電損耗，最終獲得溫度穩(wěn)定的無鉛TiO₂/CeO₂/BaTiO₃復合壓電材料。本方法易于實現(xiàn)、對設備要求低、成本低廉、易于批量生產(chǎn)、對環(huán)境友好，克服了傳統(tǒng)壓電陶瓷含鉛、溫度穩(wěn)定性差和介電損耗大的缺點。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及無機材料的制備技術(shù)領域，具體是指一種三峽庫區(qū)滑坡位移監(jiān)測用鈦酸鋇壓電材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著國際國內(nèi)以“無鉛化”的綠色市場為導向，尋求替代PZT系壓電陶瓷的新材料和相關(guān)技術(shù)手段不斷革新。為了克服PZT系壓電陶瓷的缺點，一種無鉛鈣鈦礦型BaTiO₃基壓電智能材料應運而生。單相的無鉛鈣鈦礦型BaTiO₃壓電陶瓷具有介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗低、價格低廉等優(yōu)點，但其溫度穩(wěn)定性非常差限制了它在壓電傳感器領域的應用。解決溫度穩(wěn)定性差的方法主要有兩種：一是選擇合適的壓峰劑和改性成分，二者共同作用提高溫度穩(wěn)定性；二是通過控制材料的微觀結(jié)構(gòu)來提高壓電陶瓷的溫度穩(wěn)定性。后者對設備要求高，難于調(diào)控合成具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷，因此，目前主要采用在單相壓電材料中引入壓峰劑和改性成分的方法來提高壓電材料的溫度穩(wěn)定性。

研究表明，CeO₂是一種優(yōu)異的壓峰劑，可有效改善陶瓷的溫度特性，且可以抑制晶粒的異常長大，有效提高摻雜體系的介電常數(shù)。當在壓電陶瓷中引入TiO₂后，將降低體系的介電損耗。在MgO-LiF體系中添加一定量的TiO₂，體系的介電常數(shù)得到了大幅提高。通過將TiO₂引入到CaO-MgO-SiO₂體系，也觀察到了類似的現(xiàn)象?；谏鲜龇治隹芍?，將TiO₂和CeO₂同時引入BaTiO₃壓電材料用于改善體系的介電常數(shù)和溫度穩(wěn)定性是可行的，但尚未有科研人員進行研究。因此，提出一種新穎的方法去合成無鉛TiO₂/CeO₂/BaTiO₃復合壓電材料，結(jié)合該材料的壓電效應利用壓電聲發(fā)射技術(shù)在三峽庫區(qū)滑坡位移監(jiān)測領域具有巨大的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種三峽庫區(qū)滑坡位移監(jiān)測用鈦酸鋇壓電材料的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種三峽庫區(qū)滑坡位移監(jiān)測用鈦酸鋇壓電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)稱取0.5-10g P25TiO₂，分散在5-80mL去離子水溶液中，記為A溶液；

2)稱取0.5-10g鋇鹽，溶解在5-80mL去離子水溶液中，記為B溶液；

3)將B溶液倒入A溶液中，并稱取10-100g氫氧化鈉，緩慢加入A溶液中，進行充分攪拌后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯中，隨后將該內(nèi)襯置于反應釜中，擰緊反應釜，置于干燥箱中在150-250℃恒溫2-80小時，獲得BaTiO₃壓電材料；

4)按BaTiO₃和TiO₂質(zhì)量比為0.05:0.95-0.95:0.05的比例稱取P25TiO₂和BaTiO₃，分散在20-50mL酒精中，經(jīng)超聲0.5-3小時后，放置于箱式燒結(jié)爐中在100-500℃燒結(jié)0.5-5小時，獲得TiO₂/BaTiO₃復合壓電材料；