[发明专利]一种掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无铅铁电陶瓷材料的合成技术领域，具体涉及一种掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

锆钛酸铅（PZT）系列材料是一种重要的功能材料，在铁电及压电等领域具有广泛的应用。但近年来，随着生态环境的进一步恶化以及人们环保意识的增强，大量且广泛使用的铅基压电材料正面临巨大的挑战。为了人类生存环境的长期发展，寻找铅系压电材料的无铅替代材料成为一项非常重要和迫切的任务。

钛酸钡（BaTiO₃）是典型也最常用的无铅铁电陶瓷体系，无铅铁电陶瓷的性能一般劣于目前广泛使用的铅基铁电陶瓷，通过采用离子掺杂及改善工艺条件的方法可以改善无铅铁电陶瓷的性能。锆钛酸钡基铁电陶瓷材料是一种环境友好型材料，在未来具有强大的市场。目前，组分为Ba_1-x(A_0.5B_0.5)_xZr_0.15Ti_0.85O₃的掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料还未见相关报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种环境友好型掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料，其特征在于：该铁电陶瓷材料的组成为Ba_1-x(A_0.5B_0.5)_xZr_0.15Ti_0.85O₃，其中A为Bi，B为K、Na或Li，0＜x≤0.1。

本发明所述的掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：按照掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料Ba_1-x(A_0.5B_0.5)_xZr_0.15Ti_0.85O₃各元素的化学计量比分别称取原料BaCO₃、TiO₂、ZrO₂、A₂O₃和B₂CO₃，其中A为Bi，B为K、Na或Li，0＜x≤0.1，将上述原料混合均匀后放入球磨罐中，加入乙醇并球磨4h后转移至干燥箱中于120℃烘干，然后研磨并将粉体于1000℃预烧6h，预烧后的粉体加入聚乙烯醇（PVA）溶液研磨造粒，干压成型，并于1500℃烧结6h制得掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料。

本发明有效解决了现有锆钛酸铅铁电陶瓷材料因含铅而在使用和废弃后处理过程中给环境造成的污染问题，提高了无铅系列铁电陶瓷材料的介电性能，并且制备的掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料作为一种环境友好型铁电陶瓷材料具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1-3制得的掺杂锆钛酸钡基陶瓷材料及对比例1制得的锆钛酸钡基铁电陶瓷材料的XRD图谱，图2是本发明实施例1-3制得的掺杂锆钛酸钡基陶瓷材料及对比例1制得的锆钛酸钡基铁电陶瓷材料的电滞回线图谱，图3是本发明实施例1-3制得的掺杂锆钛酸钡基铁电陶瓷材料及对比例1制得的锆钛酸钡基铁电陶瓷材料的介电图谱。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

    本实施例的组分为掺杂元素A为Bi，元素B为K构成的Ba_1-x(Bi_0.5K_0.5)_xZr_0.15Ti_0.85O₃体系，其中x=0.06，简称“BBK-0.06”。