[发明专利]一种调节介电材料表观挠曲电效应的方法

说明书

本发明提供了一种调节介电材料表观挠曲电效应的方法，将经过固相烧结法制备得到的介电材料进行物理打磨。本发明采用物理打磨的方法将经过固相烧结法制备得到的介电材料的表面作用层部分或全部去除，通过减小片状材料的表面作用层的厚度，改变表面作用层对材料挠曲电的影响程度，进而控制材料的挠曲电性能。本发明使用纯机械方式调节，工艺过程简单可行，不影响材料的其它性能。并且，表面作用层的厚度在二十微米以内，对材料形状没有影响。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种调节介电材料表观挠曲电效应的方法。

背景技术

挠曲电效应是一种普遍存在的物理现象，被定义为材料在应变梯度作用下的电极化响应现象(正挠曲电效应)，或者在电场梯度作用下的应力响应现象(逆挠曲电效应)。挠曲电效应与压电效应类似都是在外界机械力作用下产生电学信号响应现象，但是挠曲电效应与压电效应又有几点不同。首先，挠曲电效应可以存在于所有的介电材料中，没有晶体结构对称性的限制。其次，现在常用的压电材料的都是经过极化作用之后的铁电材料，因为常规铁电材料内的自发极化方向是随机排列的，整体不表现出压电性。经过极化后，自发极化方向排列取向，表现出压电性，所以当温度超过退极化温度时会发生压电性消失的现象。但是材料的挠曲电效应不需要经过这么复杂的过程。所以，通过对材料结构或几何形状的设计出来的挠曲电压电复合材料具有传统压电材料不可能具备的优点：(1)挠曲电压电复合材料的选材广泛，不受材料的对称性限制；(2)挠曲电压电复合材料的由于没有受相变温度的限制而具有更加广泛的使用温度。

由于挠曲电压电材料的表观压电响应完全来源于材料的挠曲电效应，所以调节材料的压电响应的方法就是控制材料的挠曲电性能强弱。一些方法可以用来调节材料的挠曲电系数。比如可以调节材料的介电常数，进而改变材料的挠曲电效应。其次，由于挠曲电效应具有尺寸效应，即在较小尺度小可以产生较大的应变梯度，从而产生较强的挠曲电效应，因此改变尺寸可以改变挠曲电响应。但是，上述方法制备过程复杂，影响材料的其他性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种调节介电材料表观挠曲电效应的方法，本发明提供的方法简单，不影响材料的其他性能以及形状。

本发明提供了一种调节介电材料表观挠曲电效应的方法，将介电材料进行物理打磨。

本发明以介电材料作为调节介电材料表观挠曲电效应的原料。

其中，所述介电材料选自铁电陶瓷材料。在本发明的一些具体实施方式中，所述介电陶瓷材料选自钛酸铋钠基陶瓷、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、锆酸铅、铁酸铋、铌酸钾纳铁电氧化物和由上述成分的掺杂物，以及由上述成分组成的二元和多元固溶体。在本发明的一些具体实施方式中，所述钛酸铋钠基陶瓷选自0.92Na_1/2Bi_1/2TiO₃-0.08BaTiO₃陶瓷、BaTiO₃陶瓷或硬性掺杂的锆钛酸铅铁电陶瓷(PZT-81)。

在本发明中，对所述介电材料的来源并没有特殊限制，可以自行制备，也可以为市售产品，其中，对于自行制备的方法没有特殊限制，本领域技术人员公知的能够得到介电材料的方法都可以应用于本发明。

在本发明中，在进行介电材料制备时，优选采用

本发明所述的固相烧结法具体为：

将制备介电材料的原料球磨后混合，进行预烧，得到预烧产物；

将所述预烧产物球磨加入粘结剂进行压制后进行烧结，得到片层介电材料。

其中，所述预烧的温度为650-1200℃，优选为850～1000℃，预烧的时间为2小时；

所述烧结的温度为800～1450℃，优选为1180～1200℃，所述烧结的时间为1小时。