[发明专利]一种压力传感器材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器材料技术领域，具体涉及一种压力传感器材料及其制备方法。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。是工业实践中最为常用的一种传感器，一般普通压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。

但是，随着科技的发展和进步，尤其是大规模智能电路的迅猛发展，使得对元器件，尤其是传感器的要求越来越严，其使用环境也越来越广泛和苛刻，新型高性能的传感器材料受到了广泛的研究，压力传感器材料是其中一个重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种压力传感器材料，该压力传感器材料具有较高的非线性系数、较低的泄露电流、较强的抗大电流能力和较高的电压梯度，同时其密度小、强度高、耐钝性能优异、耐热性能好，且本发明的压力传感器材料的制备方法简单、原料易得、生产成本低，具有良好的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种压力传感器材料，包括以下重量份的原料：

三氧化二铋5-10份、碳酸钠5-10份、二氧化钛10-20份、氧化锌55-65份、三氧化二钴0.5-1份、钛酸锶4-6份、稀土元素氧化物5-10份、硝酸铝2-5份、二氧化硅3-6份、聚乙烯醇10-20份。

优选地，所述压力传感器材料包括以下重量份的原料：

三氧化二铋8份、碳酸钠8份、二氧化钛15份、氧化锌60份、三氧化二钴0.8份、钛酸锶5份、稀土元素氧化物8份、硝酸铝3份、二氧化硅4.5份、聚乙烯醇15份。

优选地，所述稀土元素氧化物为氧化镧、氧化钇、氧化铼、氧化镱中的一种或几种。

本发明还提供了一种压力传感器材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将三氧化二铋、碳酸钠、二氧化钛混合，加入去离子水，球磨10-15 小时，然后进行干燥得到粉体，在空气环境下将所述粉体于880-950℃下保温3-5小时得到混合物A；

步骤二，将稀土元素氧化物在350-450℃预热1-2小时，随后在氮气氛围中温度为950-1050℃下煅烧1-3小时得到烧结物B；

步骤三，将步骤一制得的混合物A、步骤二制得的混合物B、氧化锌、三氧化二钴、钛酸锶、硝酸铝、二氧化硅进行球磨1-2小时，用去离子水洗2-4次，随后再混合等体积的去离子水加入到行星式球磨机中，以800-900r/min湿磨10-12小时，取出湿磨后的混合物，置于200-250℃中烘烤1-2小时，过筛得到粉体C，保证得到的粉体粒径在90-110nm；

步骤四，将步骤三制得的粉体与聚乙烯醇混合，加入等质量的去离子水，放入搅拌机中搅拌8-10小时，转速1000-1200r/min，搅拌均匀后，对所述混合物进行喷雾造粒，得到压力传感器材料。

优选地，所述步骤一中球磨时间为13小时，保温温度910℃、保温时间4小时。

优选地，所述步骤二中预热温度为400℃、预热时间为1.5小时，煅烧温度1000℃、煅烧时间2小时。

优选地，所述步骤三为：将步骤一制得的混合物A、步骤二制得的混合物B、氧化锌、三氧化二钴、钛酸锶、硝酸铝、二氧化硅进行球磨1.5小时，用去离子水洗3次，随后再混合等体积的去离子水加入到行星式球磨机中，以850r/min湿磨11小时，取出湿磨后的混合物，置于225℃ 中烘烤1.5小时，过筛得到粉体C，保证得到的粉体粒径在90-110nm。

优选地，所述步骤四中搅拌时间为9小时、转速1100r/min。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的压力传感器材料通过引入稀土元素，使得所制备的压力传感器材料具有较高的非线性系数、较低的泄露电流、较强的抗大电流能力和较高的电压梯度。