【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多功能光学材料，特别是涉及一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷及制备方法和应用。
技术介绍
1、上转换发光材料可将红外光转换为可见光，在显示与照明、超分辨成像、温度传感、光学理疗、固态激光、光学防伪、光电子器件等重要领域均具有广泛应用，因此已引起世界范围内科学家的广泛关注。而上转换发光有发射强度大、穿透力强、对生物组织无杀伤力、自发背景荧光弱等优点，因此在医学应用领域得到广泛应用。
2、近些年来来，温度测量的快速发展依赖于发光材料在不同温度下光致发光(pl)发射峰差异的非侵入性荧光强度比(fir)技术，该技术具有快速检测和高灵敏度等重要优势。光热疗法(ptt)是一种通过光热治疗剂(pta)将吸收的光能转化为热量的物理疗法，ptt的性能与ptas的产热密切相关，但治疗部位的热量不足或体温过高可能导致治疗无效或对周围正常组织造成不可预测的损伤。通过开发具有精确实时细胞内温度反馈和光热转换双重功能的新型材料，是一种控制光热转换过程温度的有效方法。新型光热材料的广泛研究已成为物理、化学和生命科学领域广泛高潜力应用的前沿研究领域稀土离子(re3+)具有丰富的阶梯状能级作为发光中心，成为fir研究的重点，该技术已经作为非入侵性温度检测技术，广泛应用于检测生物系统中的pta的温度。功能陶瓷因其长期的安全性和稳定性而融入了人类的日常生活中，如高温环境下的应用、机械强度和耐磨损性要求高的场景、化学稳定性要求高的环境与大尺寸零件的制造。而且其成本较低，适合工业化大批量生产，因此对陶瓷的光热特性研究十分必要。一
3、传统的接触式温度检测在许多领域被广泛使用，但响应速度慢和对复杂环境(如体内、强磁场和腐蚀性环境)的适应能力差是限制其应用的主要因素。因此，非接触式温度检测不仅能在很大程度上避免上述问题，而且具有抗干扰性强、信号分辨率高等优点。基于上转换发光的非接触式温度传感器是采用稀土离子特定能级具有与温度相关的辐射效率的特点，通过温度变化实现稀土离子上转换发射强度的变化，从而实现温度检测。目前为止，基于荧光强度比(fir)的测试技术很少考虑材料自身光热效应所产生的热量对探测结果所产生的误差，这是由于在大部分的应用条件下，激光功率是恒定的，所以产生的误差是可控的。但在生物医学，尤其是在光热疗法中的应用，需要改变激光器的功率使得材料达到所需光热温度。因此需要对具有光热效应的材料开发一种功率驱动型的非接触式温度测量系统。
4、已有研究鲜有关于荧光光热陶瓷在功率驱动fir检测方面的相关报道。2022年研究者通过引入ccto化合物使含有er离子的knn基陶瓷材料的无辐射跃迁过程增强，通过调控yb的掺杂含量来研究其对材料的发光性能与光热性能的影响。实验得到光热转换温度为70℃(0.4w驱动功率下)、功率灵敏度为0.61w-1，该体系只采用了一种光热转换机制，所得光热转换温度和灵敏度相对较低。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的光热转换温度和灵敏度相对较低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷及制备方法和应用，该功能陶瓷具有较高的光热转换温度与功率灵敏度。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，所述功能陶瓷的化学式为0.6(bi0.5na0.4k0.1)1-1.5xerxtio3-0.4[2/3(srtio3)-1/3(bi(mg2/3niynbz)o3)]，其中，0≤x≤0.3，0.1≤y≤0.5，0.05≤z≤0.3，且0.15≤2y+5z≤2.5；所述功能陶瓷的熵值范围为：s>1.61。
4、本专利技术进一步的改进在于，0.01≤x≤0.2，0.2≤y≤0.4，0.1≤z≤0.25，且0.3≤2y+5z≤2。
5、本专利技术进一步的改进在于，0.01≤x≤0.05，0.3≤y≤0.4，0.15≤z≤0.2，且1.5≤2y+5z≤2。
6、一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
7、按化学式为0.6(bi0.5na0.4k0.1)1-1.5xerxtio3-0.4[2/3(srtio3)-1/3(bi(mg2/3niynbz)o3)]，将bi2o3、na2co3、tio2、srco3、mgo、nio、nb2o5、er2o3和k2co3与溶剂混合均匀，预烧，造粒，压片后进行烧结，获得光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷；
8、其中，0≤x≤0.3，0.1≤y≤0.5，0.05≤z≤0.3，且0.15≤2y+5z≤2.5；且功能陶瓷的熵值范围为：s>1.61。
9、本专利技术进一步的改进在于，0.01≤x≤0.2，0.2≤y≤0.4，0.1≤z≤0.25，且0.3≤2y+5z≤2。
10、本专利技术进一步的改进在于，0.01≤x≤0.05，0.3≤y≤0.4，0.15≤z≤0.2，且1.5≤2y+5z≤2。
11、本专利技术进一步的改进在于，溶剂为乙醇、异丙醇或丙酮；预烧的温度为800℃-950℃，时间为2小时～3小时；造粒前加入粘合剂。
12、本专利技术进一步的改进在于，粘合剂为质量分数5％-10％的pva溶液；造粒后过80-120目筛。
13、本专利技术进一步的改进在于，溶剂为乙醇、烧结的过程为：先在550℃-650℃下烧结2h-5h；然后在1100℃-1200℃下烧结1.5h-3h。
14、一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷在温度传感、显示照明、光学防伪、光电子器件与医学领域中的应用。
15、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
16、本专利技术以bi2o3、na2co3、tio2、srco3、mgo、nio、nb2o5、er2o3和k2co3作为原料并利用简单高温固相反应法而制备0.6(bi0.5na0.4k0.1)1-1.5xerxtio3-0.4[2/3(srtio3)-1/3(bi(mg2/3niynbz)o3)]陶瓷材料，与现有的通过溶液-凝胶法或水热法先制备纳米前驱体，然后再制备陶瓷的工艺相比，本专利技术所述功能陶瓷通过固相法制备前驱体，然后再制备陶瓷。该方法成本低、产率高，工艺简单适合大规模生产。
17、本专利技术通过重点调配er、ni、nb离子含量，调控材料荧光发光强度与光热转换温度特性。由于er3+离子和ni2+离子在980nm激光激发下会产生无辐射跃迁和红外自吸收的双重作用，使材料产生具有较高的光热转换温度，并基于er3+的独特能级结构，功能陶瓷可获得特定的上转换发光能力，同时，nbt基体材料本身具有良好的热释电特性，最终实现功能陶瓷的材料体系协同产生光热转换、光电转换和上转换发光的相互耦合特性。
18、由于功能陶瓷为具有光热特性的荧光材料，可应用于非接触式温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，其特征在于，所述功能陶瓷的化学式为0.6(Bi0.5Na0.4K0.1)1-1.5xErxTiO3-0.4[2/3(SrTiO3)-1/3(Bi(Mg2/3NiyNbz)O3)]，其中，0≤x≤0.3，0.1≤y≤0.5，0.05≤z≤0.3，且0.15≤2y+5z≤2.5；所述功能陶瓷的熵值范围为：S>1.61。
2.根据权利要求1所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，其特征在于，0.01≤x≤0.2，0.2≤y≤0.4，0.1≤z≤0.25，且0.3≤2y+5z≤2。
3.根据权利要求1所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，其特征在于，0.01≤x≤0.05，0.3≤y≤0.4，0.15≤z≤0.2，且1.5≤2y+5z≤2。
4.一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，0.01≤x≤0.2，0
6.根据权利要求4所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，0.01≤x≤0.05，0.3≤y≤0.4，0.15≤z≤0.2，且1.5≤2y+5z≤2。
7.根据权利要求4所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，溶剂为乙醇、异丙醇或丙酮；预烧的温度为800℃-950℃，时间为2小时～3小时；造粒前加入粘合剂。
8.根据权利要求7所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，粘合剂为质量分数5％-10％的PVA溶液；造粒后过80-120目筛。
9.根据权利要求4所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，溶剂为乙醇、烧结的过程为：先在550℃-650℃下烧结2h-5h；然后在1100℃-1200℃下烧结1.5h-3h。
10.一种如权利要求1-3任意一项或权利要求4-9中任意一项所述方法制备的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷在温度传感、显示照明、光学防伪、光电子器件与医学领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，其特征在于，所述功能陶瓷的化学式为0.6(bi0.5na0.4k0.1)1-1.5xerxtio3-0.4[2/3(srtio3)-1/3(bi(mg2/3niynbz)o3)]，其中，0≤x≤0.3，0.1≤y≤0.5，0.05≤z≤0.3，且0.15≤2y+5z≤2.5；所述功能陶瓷的熵值范围为：s>1.61。
2.根据权利要求1所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，其特征在于，0.01≤x≤0.2，0.2≤y≤0.4，0.1≤z≤0.25，且0.3≤2y+5z≤2。
3.根据权利要求1所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷，其特征在于，0.01≤x≤0.05，0.3≤y≤0.4，0.15≤z≤0.2，且1.5≤2y+5z≤2。
4.一种光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的光-热-电耦合可调控的高熵钙钛矿氧化物功能陶瓷的制备方法，其特征在于，0.01≤x≤0.2，0.2≤y≤0.4，0.1≤z≤0.25...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪红芬，潘子岳，高萌萌，麻仙蕾，赵雨洁，阳志强，周顺，刘卫国，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：
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