[发明专利]块体陶瓷材料样品库高通量制备方法

说明书

本发明特别提供了一种块体陶瓷材料样品库的高通量制备方法，以固体粉末为原料，通过固体粉末的自动化称量、固体粉末样品库的并行研磨混合和筛分、块体陶瓷样品的并行批量成型和块体陶瓷样品的批量烧结，以实现块体陶瓷材料样品库的批量制备，每批量块体陶瓷样品的数量不少于16个。

技术领域

本发明属于陶瓷材料制备领域，涉及一种块体陶瓷材料样品库的高通量制备方法。

背景技术

“材料基因组计划”使基于计算材料学和材料信息学的新材料高通量设计方法和技术的研究成为材料研究领域的热点。高通量方法的特点在于采用一定的规则对材料组成和工艺参数进行批量设计，然后采用快速、并行的实验技术对样品进行制备、评价和筛选，快速获得优化的材料组成和工艺条件。可以在短时间内完成大量样品的制备与表征。

近20年，高通量材料样品库制备技术发展快速，先后形成了基于液相技术、薄膜技术和固相扩散技术为主的样品库制备技术，但现有技术仍然集中在液体、粉体和薄膜样品，难以获得较大尺度的块状样品。由于陶瓷材料最终应用形态多为块状材料或厚膜材料，且陶瓷材料性能与微观结构紧密相关，采用薄膜和粉体筛选的陶瓷材料性能与最终应用目标之间有较大差距。

发明内容

为此，本发明特别提供了一种块体陶瓷材料样品库的高通量制备方法，以固体粉末为原料，通过固体粉末的自动化称量、固体粉末样品库的并行研磨混合和筛分、块体陶瓷样品的并行批量成型和块体陶瓷样品的批量烧结，以实现块体陶瓷材料样品库的批量制备，每批量块体陶瓷样品的数量不少于16个。

较佳地，所述固体粉末的粒径不大于10微米。

较佳地，采用多通道自动称量系统实现原料的自动化称量，所述原料的称量精度优于1毫克，每个块体陶瓷样品的总重量不小于2克。

较佳地，将原料装入混合容器，然后采用振动研磨系统进行批量并行处理实现固体粉末样品库的并行研磨混合，得到混合粉体；所述装有原料的混合容器的容积不小于5毫升。

较佳地，将所混合的粉体经烘干、预烧后，采用振动研磨系统进行批量并行处理实现固体粉末样品库的并行筛分，每个装有混合粉体的多层筛分容器的容积不小于10毫升。

又，较佳地，将装有原料的混合容器与筛网间隔组合得到多层筛分容器，层间有20～100目的筛网，并行筛分时粉末块体陶瓷样品从多层筛分容器的上层经过筛网实现筛分。

较佳地，所述振动研磨系统为多样品垂直振荡球磨、多样品行星式球磨、多样品滚筒式球磨、或多样品超声混合，优选垂直振荡球磨混合。

较佳地，采用多通道成型磨具实现块体陶瓷样品的并行批量成型。又，较佳地，将经过筛分的粉体装载到多通道成型磨具中，经加压压制成型，所述加压的方式可为冷等静压或单向加压，优选为冷等静压。

较佳地，所述块体陶瓷样品的批量烧结在烧结炉中完成。

本发明以固体粉末为原料，通过固体粉末原料自动化称量、固体粉末样品库的并行研磨混合和筛分、块体陶瓷样品的并行批量成型和块体陶瓷样品的批量烧结，实现块体陶瓷材料样品库的高通量制备。

附图说明

图1为本发明块体陶瓷材料样品库高通量制备流程示意图；

图2为本发明一实施形态所采用的多样品混合用适配器和容器示意图；

图3为本发明一实施形态所采用的多样品筛分用多层筛分容器示意图；

图4为实施例1所制备的LiNb_0.6Ti_0.5O₃陶瓷材料的XRD图谱；