[发明专利]一种致密压电陶瓷纤维的制备方法及致密压电陶瓷纤维

权利要求书

1.一种致密压电陶瓷纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）将陶瓷粉体、分散剂、固化剂和水充分混合，得到陶瓷浆料；

其中，陶瓷粉体占浆料体积的43vol%～55vol%；

2）将步骤1）得到的陶瓷浆料灌入模具中，所述模具包括含一排致密排列的狭长纤维成型沟槽；

3）引发凝胶反应，得到等效强度大于5MPa的压电陶瓷纤维素坯；所述凝胶反应通过加入能引发凝胶反应的化学物质或通过调节温度引发；

4）将步骤3）中得到的压电陶瓷纤维素坯在恒温下固化、干燥，并脱模；

5）将步骤4）中得到的陶瓷纤维烧结，得到压电陶瓷纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的固化剂包括有机单体和交联剂，所述步骤3）中的能引发凝胶反应的化学物质为引发剂和催化剂；

所述有机单体为能发生自由基聚合生成凝胶的有机单体小分子，包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和二甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种，其含量占所述混合浆料中水质量的10～45%；

所述交联剂含量占所述混合浆料中水质量的3～15%，为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺或N,N’-（1,2-二羟乙烯基）双丙烯酰胺，所述交联剂与所述有机单体质量比为1：3～1：10；

所述引发剂为过硫酸盐，包括过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸中的一种或多种，含量为10μg～30μg/100mL浆料；

所述催化剂为四甲基乙二胺，含量为20～50μl/100mL浆料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中的固化剂为大分子多糖凝胶，为琼脂、明胶和海藻酸盐中的一种，其含量为所述混合浆料中含水质量的3～10%。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中的固化剂为海藻酸盐，所述能引发凝胶反应的化学物质为Ca²⁺溶液，通过加入Ca²⁺溶液使海藻酸盐和Ca²⁺的摩尔比为1：1；所述的海藻酸盐为可溶性盐，包括海藻酸钠；所述Ca²⁺溶液为可溶性钙盐，为选自CaCl₂和Ca(NO₃)₂的一种。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中固化剂为琼脂，所述凝胶反应通过先加热陶瓷浆料再冷却至37℃以下而引发；其中，所述琼脂的含量为所述陶瓷浆料中水质量的3～10%。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中固化剂为明胶，所述凝胶反应通过先加热陶瓷浆料再冷却至室温而引发；其中，所述明胶的含量为所述陶瓷浆料中水质量的3～10%。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂为选自聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、马来酸酐丙烯酸共聚物、柠檬酸铵、甲基氢氧化铵、偏磷酸钠中的一种；所述分散剂含量为陶瓷粉质量的0.2%～2%。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中的陶瓷粉体包括钛酸铅、锆钛酸铅、偏铌酸铅、钛酸钡、铌镁酸铅、铌锰酸铅、铌锌酸铅、铌镍酸铅、铌酸钾钠、钛酸铋钠、钛酸铋钾、钪酸铋、镱酸铋中的一种或一种以上的复合体系。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型模具的沟槽的截面形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形、梯形或不规则形状；

所述成型模具包括紧贴于此成型模具上的可滑动平板片；所述可滑动平板片和所述成型模具相匹配；所述成型模具及所述可滑动平板片由金属或塑料制成。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟槽截面的圆形等效直径为0.2～1mm，所述沟槽的长度为5mm～100mm。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉体占陶瓷浆料体积分数为50～55Vol%。

12.根据权利要求1～11任一方法制备的致密压电陶瓷纤维。