一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术涉及铌酸钾钠基铁电陶瓷领域。公开了一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的开发。所述陶瓷具有正交

【技术实现步骤摘要】
一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法


[0001]本专利技术涉及新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的开发
，具体为一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]铌酸钾钠基无铅铁电陶瓷成为近些年来最具讨论性和研究性的铁电陶瓷体系之一，传统的陶瓷工艺难以获得致密性良好的陶瓷体。因此，研究者常用掺杂改性调控结构来优化其铁电性能。铌酸钾钠(K
0.5
Na1‑
x
NbO3)基陶瓷的高应变值引起了人们的广泛研究关注。应变是铁电陶瓷在传感器和执行器应用中的一个关键特性。目前，K
0.5
Na1‑
x
NbO3(KNN)基铁电陶瓷在室温附近的多态相变相界(简称PPB)，例如菱形
‑
正方(R
‑
T)和正交
‑
四方(O
‑
T) 相边界，在PPB上的易极化开关产生了一个较高的应变响应。通过添加掺杂剂，将菱形
‑
正交相变温度(T
R
‑
O
)或正交四方转变温度(T
O
‑
T
移动到室温下，得到了具有不同相边界的KNN基铁电陶瓷。
[0003]KNN基铁电陶瓷目前主要是通过掺杂构建多相共存，改变晶粒、改变畴的大小、使畴壁易转向、提高陶瓷致密度等方法提高应变。相界的构造可以有效的提高铁电陶瓷的电学性能。另外构建相界降低极化各向异性能量，利于极化转向提高其应变性能。
[0004]根据铅基PZT材料通过调节Zr和Ti的比例，可以大幅提高材料的压电性能，当Zr的含量为52％，PZT处于一种三方
‑
四方铁电相共存的状态。因此本专利技术调节组分0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
x
Nb1‑
x
)O3‑
0.03SrTiO3陶瓷的B位，当 x＝0.0025时，陶瓷具有O
‑
T相界，在40kV/cm电场下产生0.21％的高应变。
[0005]现有技术，KNN铁电陶瓷具有O
‑
T两相共存时，在40kV/cm下，应变S％达到0.1
‑
0.2％，居里温度在250℃左右，决定陶瓷低于250℃使用才具有应变性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法，制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤一，原料预处理；
[0009]步骤二，原料混合；
[0010]步骤三，原料烘干；
[0011]步骤四，混合料过筛；
[0012]步骤五，混合料的煅烧；
[0013]步骤六，煅烧料的球磨；
[0014]步骤七，排胶；
[0015]步骤八，烧结；
[0016]步骤九，打磨；
[0017]步骤十，烧银；
[0018]步骤十一，冷却；
[0019]步骤十二，得到制备化学式为 0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
x
Nb1‑
x
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷；
[0020]步骤十三，对0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
x
Nb1‑
x
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷结构和性能测试。
[0021]优选的，所述陶瓷化学组成为 0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3。
[0022]优选的，所述陶瓷化学组最大特点在于加入ZrO2、La2O3、SrTiO3三种物料共同配合，构建了正交
‑
四方两相共存的结构，即(O
‑
T)相界。
[0023]优选的，所述烧银后得到陶瓷，在外电场E为40kV/cm下，应变为0.22％，且居里温度高达280℃。
[0024]优选的，所述步骤十三，当x＝0.0025时，得出陶瓷物相：经XRD测试，陶瓷具有O
‑
T两相共存结构，居里温度280℃；微观形貌：经微观形貌SEM 测试，平均晶粒尺寸在0.34μm；利用密度仪，测试密度为4.28g/cm3；铁电性：最大极化强度P
max
为17.08μC/cm2；应变性能：当E＝40kV/cm下，应变S％达到0.22％。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术技术特点，KNN基铁电陶瓷具有O
‑
T两相共存时，在40kV/cm 下，应变S％达到0.22％，一般应变性能高于0.1％就可以用于设备中。其居里温度高达280℃，决定陶瓷低于280℃使用具有应变性能，本专利技术制备的铌酸钾钠基压电陶瓷具有良好的应变性能，制备简单，成本低廉。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的图10.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷的微观形貌图.(a)SEM图；(b)粒径分布图；
[0028]图2为本专利技术的0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷的XRD图；
[0029]图3为本专利技术的0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷的介温谱图；
[0030]图4为本专利技术的0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷的测试.(a)P
‑
E曲线，(b)S
‑
E曲线
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：步骤一，原料预处理；步骤二，原料混合；步骤三，原料烘干；步骤四，混合料过筛；步骤五，混合料的煅烧；步骤六，煅烧料的球磨；步骤七，排胶；步骤八，烧结；步骤九，打磨；步骤十，烧银；步骤十一，冷却；步骤十二，得到制备化学式为0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷；步骤十三，对0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
0.0075
(Zr
0.0025
Nb
0.9975
)O3‑
0.03SrTiO3铁电陶瓷结构和性能测试。2.根据权利要求1所述的一种新型高应变高居里温度铌酸钾钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述陶瓷化学组成为0.97(K
0.48
Na
0.52
)La
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，李康微，彭文泺，李雪阳，陈建兵，杨小红，
申请(专利权)人：池州学院，
类型：发明
国别省市：