[发明专利]一种呈纳米线分布的无铅压电陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种呈纳米线分布的无铅压电陶瓷，其特征是所述压电陶瓷的晶粒呈纳米线状分布，纳米线的直径小于100nm、长度大于10微米，其中晶粒含有Zn、Ti、Zr、Al、Ca，并具有钙钛矿型结晶构造,所述晶粒组成式为ZnxAl_{{2/3-2/3(x+y)}}Ca_yTi_0.5Zr_0.5O₃,其中，0.1≤x≤0.5、0.05≤y≤0.1。

2.一种制备如权利要求1所述呈纳米线分布的无铅压电陶瓷的方法，其特征是通过纳米纤维引导，使晶粒的生长沿纳米纤维生长集合，从而形成呈纳米线分布的压电陶瓷，具体制备方法如下：

（1）按ZnxAl_{{2/3-2/3(x+y)}}Ca_yTi_0.5Zr_0.5O₃分子式组成配制原料，其中Zn、Ti、Al、Ca以普通氧化物为原料配制，Zr选用氧化锆纳米纤维为原料；其中，0.1≤x≤0.5、0.05≤y≤0.1；

（2）将步骤（1）配制的Zn、Ti、Al、Ca氧化物与纯净水配合在研磨机中研磨1-2h，然后干燥；

（3）将步骤（2）研磨干燥的物料在500-600℃条件下闪烧1-3min，使物料形成由无定形连接的晶粒，冷却后加入氧化锆纳米纤维，混合分散均匀；

（4）将步骤（3）分散的物料在900-1000℃环境中烧结0.5-1h，Zn、Ti、Al、Ca氧化物生长为具有钙钛矿型结晶晶粒，并沿氧化锆纳米纤维生长形成由晶粒集合的纳米线；

（5）进一步将烧结温度提高至1500-1600℃，烧结15-35min，氧化锆纳米纤维与晶粒形成集合体，得到晶粒呈纳米线分布的无铅压电陶瓷。

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的氧化锆纳米纤维为直径小于100nm、长度大于10微米的线状体。

4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的闪烧温度为550℃，使物料快速形成由无定形连接的晶粒。

5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的烧结温度为900℃，该温度条件下，使Zn、Ti、Al、Ca氧化物生长为具有钙钛矿型结晶晶粒，并沿氧化锆纳米纤维形成晶粒集合。

6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的烧结时间为20min。

7.一种噪声发电装置，其特征是将权利要求1所述呈纳米线分布的无铅压电陶瓷用于玻璃、路面防护板、空压机房隔音板，利用呈纳米线分布的无铅压电陶瓷高灵敏性，通过声音产生的振动发电。