[发明专利]一种钐掺杂铌酸钾钠透明陶瓷的制备方法

说明书

本发明提供一种钐掺杂铌酸钾钠透明陶瓷的制备方法，涉及无铅基压电材料领域。本发明将Sm₂O₃，Na₂CO₃，K₂CO₃，Nb₂O₅按照重量比0.007～0.079：0.199：0.26：1的比例混合后通过干压压片成型，在1150～1170℃下烧结成型，得到近红外区最高透光率达61%的钐掺杂铌酸钾钠透明陶瓷。本发明采用上述技术方案，通过Sm掺杂(K_0.5Na_0.5)NbO₃，可以得到成型致密度高的xSm‑(K_0.5Na_0.5)NbO₃透明陶瓷，所制备的陶瓷具有赝立方结构和较高的透光率；并且铁电、光学和光致发光特性的良好结合，使其实现多功能化；xSm‑(K_0.5Na_0.5)NbO₃可以替代部分铅基透明陶瓷，不仅减少了环境污染问题，同时还能够保证良好的电学性能。

技术领域

本发明涉及无铅基压电材料领域，尤其涉及一种钐掺杂铌酸钾钠透明陶瓷的制备方法。

背景技术

铁电陶瓷是指某些电介质可自发极化，在外电场作用下自发极化能重新取向的现象称铁电效应。主要的铁电陶瓷系统有钛酸钡-锡酸钙和钛酸钡-锆酸钡系高介电常数铁电陶瓷,钛酸钡-锡酸铋系介电常数变化率低的铁电陶瓷，钛酸钡-锆酸钙-铌锆酸铋和钛酸钡－锡酸钡系高压铁电陶瓷以及多钛酸铋及其与钛酸锶等组成的固溶体系低损耗铁电陶瓷等。铁电陶瓷的特性决定了它的用途。利用其高介电常数，可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，电容量可高达0.45μF/cm²。

透明铁电陶瓷在光电子、热释电器件、光开关、光学打印机、彩色电视摄像机取景器、反射式显示器和光电铁电图像存储等领域引起了广泛的研究。铁电透明陶瓷结合了铁电体的电学特性和材料的透明性，被开发用于自适应光学，光学集成电路，光学谐振器和微波器件。出于对环境污染和气候变化等方面的综合考虑，人们开始广泛的研究一种新型的高光电频率响应和全息存储材料。目前，铅基材料已被广泛地应用于光电控制器的应用，也包括一些压电薄膜。在所有光电控制器中，世界上第一种铁电透明陶瓷是锆钛酸铅镧(PLZT)，其透光率在近红外可达70%。但由于铅的氧化物在加工过程中会产生挥发，对人体和环境造成伤害。

(K_0.5Na_0.5)NbO₃ (KNN)陶瓷的居里温度高和大机电耦合系数是一类性能较为优良的无铅铁电材料。纯的KNN通常具有低晶体对称性的正交晶相，并且很难通过传统方式制成透明陶瓷，传统的KNN陶瓷虽然光电性能非常好，但是透光率低，介电常数低，机械强度差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种钐掺杂铌酸钾钠透明陶瓷的制备方法，能够制备出铁电/介电、光学和光致发光等特性为一体的透明陶瓷，且生产过程无污染。

本发明为一种钐掺杂铌酸钾钠透明陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）配料：将Sm₂O₃，Na₂CO₃，K₂CO₃，Nb₂O₅按照重量比0.007～0.079： 0.199：0.26：1的比例混合后进行球磨，得到混合粉料；