【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料，尤其是涉及一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷及其制备方法。
技术介绍
1、透明铁电陶瓷是一种集高透光率与铁电性、介电性、电滞回线、压电性等特性于一身的先进材料，因其独特的多功能性受到广泛关注。透明铁电陶瓷在光学性能上与同材质的单晶材料相近，同时继承了传统陶瓷的高熔点、高硬度和耐氧化等优点。透明铁电陶瓷在医疗诊断、信息技术、能源领域展现出巨大的应用潜力。例如，在医疗领域，它们可用于制造高灵敏度的透明换能器，结合光学成像和超声成像的优势，提高光声成像的分辨率和疾病诊断的准确性。在信息
，透明铁电陶瓷能够用于开发高速率、大带宽的电光调制器件和高保密性的三维光信息存储器件。能源领域中，它们可被用来研制同时具备透明性和储能特性的电介质储能器件。
2、目前，主要的研究及实际应用大多集中在以pb(zr,ti)o3为代表的铅基陶瓷，但是由于其含有大量氧化铅，在生产、使用及废弃过程中都会给环境和人类带来严重危害。高性能无铅透明铁电陶瓷的研发对电子信息科技、环境保护、可持续发展战略具有深远意义。钙钛矿结构的铌酸钾钠((k,na)nbo3，缩写为knn)基无铅陶瓷因具有优异的压电性能和相对较高的居里温度，被认为是一类有希望取代铅基陶瓷的候选材料，受到了人们的广泛关注，在组分设计、结构调控、性能优化和新物性等方面开展了大量研究，并取得突破性进展。
3、然而，knn基无铅透明铁电陶瓷仍面临制备工艺、性能调控等诸多问题。一方面，目前通常用热压法、特殊气氛法、等离子烧结法等制备陶瓷材料，然而这些方法成本高且工艺
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷及其制备方法，获得致密性高、低介电损耗的透明铁电陶瓷材料，具有透光性与铁电性综合性能好的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷，化学通式为(k0.48na0.52)nbo3-xla2o3，x表示氧化镧la2o3的摩尔数，x为0.005～0.04。
3、上述铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、按照摩尔百分比，称量分析纯的碳酸钠na2co3、碳酸钾k2co3、五氧化二铌nb2o5、三氧化二镧la2o3为原料；
5、s2、对原料进行一次球磨，得到一次混合粉料；
6、s3、对一次混合粉料进行预烧，得到预烧料；
7、s4、对预烧料进行二次球磨，得到二次混合粉料；
8、s5、在二次混合粉料中加入聚乙烯醇水溶液进行造粒；
9、s6、对造粒后的粉料进行过筛，得到细粉；
10、s7、将细粉依次进行压片、排胶处理，得到陶瓷坯体；
11、s8、对陶瓷坯体进行烧结，得到陶瓷体；
12、s9、将陶瓷体镀银电极，施加电压进行极化。
13、优选的，所述s2中，一次球磨的介质为无水乙醇，在尼龙球磨罐中滚动球磨8h～10h，磨球为锆球，烘干后得到一次混合粉料。
14、优选的，所述s3中，预烧温度为850℃～900℃，预烧时间为4h～6h。
15、优选的，所述s4中，二次球磨的球磨介质为无水乙醇，球磨时间为6h～8h，烘干后得到二次混合粉料。
16、优选的，所述s5中，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为6wt％～8wt％。
17、优选的，所述s6中，粉料在80目～200目的筛网中进行过筛。
18、优选的，所述s7中，压片的压力为8mpa，在550℃下进行排胶。
19、优选的，所述s8中，对陶瓷坯体采用埋烧烧结方式，烧结采用两步法进行，首先在1100℃～1150℃烧结3h～5h，之后升温到1130℃～1180℃烧结3h～5h。
20、优选的，所述s9中，在3kv/cm～4kv/cm下极化10min～20min。
21、本专利技术所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷及其制备方法的优点和积极效果是：
22、1、本专利技术在铌酸钾钠陶瓷中掺杂la2o3，提升晶体对称性，促进晶粒细化，提高材料的致密性和均匀性，减少晶界散射，从而降低光的散射损耗，提高材料的光学透明度。较大的离子半径的la3+掺杂knn，引起晶格畸变，提高材料的铁电性和压电性。la2o3掺杂可以增加电阻率从而降低介电损耗，knn陶瓷的介电性能得到优化。通过控制la2o3掺杂量和烧结工艺，协调提升陶瓷体的透光性与铁电性，降低介电损耗，确保陶瓷材料的综合性能。
23、2、本专利技术通过两步烧结法获得透明铁电陶瓷，透明铁电陶瓷近红外(1100nm)的透过率最高可达67.4％，介电常数εr～495-1258和介电损耗tanδ～0.023-0.045(室温，f＝10khz)；剩余极化强度pr～13.82-18.08μc/cm2，压电系数d33～8.5-91pc/n，机械品质因数qm～60-133，机电耦合系数kp～17％-21％。且该铁电陶瓷材料中不含铅元素，属于环境友好型材料。
24、3、本专利技术所述的制备方法工艺简单稳定，易于操作，便于工业化生产。
25、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷，其特征在于：化学通式为(K0.48Na0.52)NbO3-xLa2O3，x表示氧化镧La2O3的摩尔数，x为0.005～0.04。
2.一种根据权利要求1所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S2中，一次球磨的介质为无水乙醇，在尼龙球磨罐中滚动球磨8h～10h，磨球为锆球，烘干后得到一次混合粉料。
4.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S3中，预烧温度为850℃～900℃，预烧时间为4h～6h。
5.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S4中，二次球磨的球磨介质为无水乙醇，球磨时间为6h～8h，烘干后得到二次混合粉料。
6.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S5中，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为6wt％～8wt％。
7.根据权利要求2所述的一种
8.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S7中，压片的压力为8MPa，在550℃下进行排胶。
9.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S8中，对陶瓷坯体采用埋烧烧结方式，烧结采用两步法进行，首先在1100℃～1150℃烧结3h～5h，之后升温到1130℃～1180℃烧结3h～5h。
10.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S9中，在3kV/cm～4kV/cm下极化10min～20min。
...【技术特征摘要】
1.一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷，其特征在于：化学通式为(k0.48na0.52)nbo3-xla2o3，x表示氧化镧la2o3的摩尔数，x为0.005～0.04。
2.一种根据权利要求1所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述s2中，一次球磨的介质为无水乙醇，在尼龙球磨罐中滚动球磨8h～10h，磨球为锆球，烘干后得到一次混合粉料。
4.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述s3中，预烧温度为850℃～900℃，预烧时间为4h～6h。
5.根据权利要求2所述的一种铌酸钾钠无铅透明铁电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述s4中，二次球磨的球磨介质为无水乙醇，球磨时间为6h～8h，烘干后得到二次混合粉料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗莉，王灵之，吴文娟，李俊杰，杨旭，潘雨东，陈沁懿，陈民汇，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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