[发明专利]一种高电卡效应铌酸锶钡陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高电卡效应铌酸锶钡陶瓷的制备方法，该方法首先将原料BaCO₃，SrCO₃和Nb₂O₅按Sr_xBa_1‑xNb₂O₆化学式配料，其中x＝0.4，0.5或0.6，得到Sr_xBa_1‑xNb₂O₆粉料。采用放电等离子烧结系统在真空环境中1000℃～1050℃烧结，制备得到陶瓷烧结体，最后将陶瓷烧结体在空气中965～980℃下热处理3小时，制得高电卡效应铌酸锶钡陶瓷。本发明方法制备的高电卡效应铌酸锶钡陶瓷，晶粒尺寸小，致密度高并提高了介电击穿场强，有望用于固态制冷系统，解决由于氟利昂作为制冷剂对臭氧层的破坏，解决目前面临的各种气候环境问题。

技术领域

本发明涉及固态电卡制冷及能量收集装置的高电卡效应陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

电卡效应(Electrocaloric Effect，以下简称为ECE)是指在绝热条件下，对材料施加和移除电场时，材料能产生可逆的温度变化的现象，它能有效实现固态制冷元器件的效率。可实现无温室气体排放，为解决氟利昂为制冷剂所带来的环境破坏问题提供了一条有效途径。目前具有较强电卡效应的材料主要有以下四类：一、铅基复合钙钛矿；二、SrBi₂Ta₂O₉薄膜；三、BaTiO₃、SrTiO₃、Ba_(1-x)Sr_xTiO₃类；四、(1，1-二氟乙烯一三氟乙烯)为基的薄膜。上述含铅，秘的化合物电卡效应相对较高，但不符合环境友好的要求，钛酸锶，钛酸钡体系的电卡效应相对较弱，有机聚合物虽然具有较强的电卡效应，但是它的热稳定性差。这些缺点限制了它们的实际应用推广，因此目前还没有发现满足实际使用要求的电卡效应材料。现有对于电卡效应材料的研究主要集中于薄膜，因为薄膜相对于块体而言具有比较高的电卡效应。陶瓷块体的击穿强度相对比较低(最高承受电压≤100KV/cm)，而薄膜可以加上比较高的电场(～100-2000KV/cm)。在实际应用中薄膜虽然单个循环温度下降较大，由于的体积小，但是它总的热容量小。陶瓷块体的体积比较大，虽然单个循环温度下降小，但是它总的热容量大，所以如果两种材料的电卡值相差不大，块体材料的应用价值会高于薄膜材料。另外，陶瓷的制备方法会影响其微结构，而陶瓷的性能微结构有关。

钨青铜结构的化合物是仅次于钙钛矿结构化合物的一类重要的电介质材料。钨青铜结构的弛豫铁电体中铌酸锶钡(通式为Sr_xBa_1-xNb₂O₆，固溶范围0.32≤x≤0.82，简写为SBN)，因为具有优异的热释电效应、高的光电系数和压电系数，一直是国内外研究小组研究的热点。

本发明用放电等离子烧结制备了的不同成分的铌酸锶钡陶瓷。研究了陶瓷在不同的温度下的极化值，发现不同的烧结方法会影响陶瓷的铁电性能，从而影响铁电效应。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提高一种高电卡效应铌酸锶钡陶瓷的制备方法，利用该方法制备的铌酸锶钡陶瓷最大的电卡效应可达0.51℃。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高电卡效应铌酸锶钡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料BaCO₃，SrCO₃和Nb₂O₅按Sr_xBa_1-xNb₂O₆化学式配料，其中x＝0.4，0.5或0.6，研磨至粒径为100nm～400nm后烘干，过筛；