[发明专利]一种上转换发光透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种上转换发光透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用，属于陶瓷材料领域。本发明提供的陶瓷材料结构式为：(1‑x)K_0.5Na_0.5NbO₃‑xSr(Yb_0.5Nb_0.5)O₃‑yM，M为Er或Ho，x＝0.05～0.35，y＝0.001～0.01。本发明提供的陶瓷材料以K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)铁电陶瓷为基体，固溶第二组元Sr(Yb_0.5Nb_0.5)O₃后，使陶瓷材料具有透明性能；在此基础上，通过掺杂稀土Er或Ho，使陶瓷材料同时具有上转换光致发光性能。本发明提供的陶瓷材料同时具备较好的上转换发光性能和铁电性能，而且透光性较好，是一种多功能陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种上转换发光透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子元器件不断向小型化、集成化发展，人们对铁电陶瓷的需求也越来越高。由于透明铁电陶瓷拥有良好的光学通透性和铁电性等优点，现在已经被广泛使用在光开关、光衰减器、记忆元件等电光领域中。目前主要使用的透明铁电陶瓷主要是以锆钛酸铅(PZT)为基体的铅基材料，虽然这些铅基的透明铁电陶瓷拥有较好的电学和光学性能，但是铅基材料在生产制备过程中铅的挥发对人们的身体健康和环境造成很大影响。

发明内容

本发明提供了一种上转换发光透明铁电陶瓷材料，本发明提供的陶瓷材料同时具有铁电、透明和上转换发光性能，且本发明提供的透明铁电陶瓷材料不含铅。

本发明提供了一种上转换发光透明铁电陶瓷材料，所述上转换发光透明铁电陶瓷材料的结构式为：(1-x)K_0.5Na_0.5NbO₃-xSr(Yb_0.5Nb_0.5)O₃-yM,M为Er或Ho，x＝0.05～0.35,y＝0.001～0.01。

优选的，所述上转换发光透明铁电陶瓷材料的结构式为：(1-x)K_0.5Na_0.5NbO₃-xSr(Yb_0.5Nb_0.5)O₃-yM,M为Er或Ho，x＝0.1～0.3,y＝0.002～0.008。

本发明还提供了上述技术方案所述上转换发光透明铁电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照所述上转换发光透明铁电陶瓷的化学计量比，将原料碳酸钾、碳酸钠、五氧化二铌、碳酸锶、氧化镱和M₂O₃混合后依次进行一级球磨处理和一级预烧处理，然后冷却，得到一级陶瓷粉体；所述M₂O₃为Er₂O₃或Ho₂O₃；

(2)将所述步骤(1)得到的一级陶瓷粉体依次进行二级球磨处理和二级预烧处理，然后冷却，得到二级陶瓷粉体；

(3)将所述步骤(2)得到的二级陶瓷粉体依次进行造粒、压制成型和烧结处理，得到上转换发光透明铁电陶瓷材料。

优选的，所述一级球磨处理和二级球磨处理均为湿法球磨；所述一级球磨处理和二级球磨处理的转速独立地为50～150r/min；所述一级球磨处理和二级球磨处理的时间独立地为24h。

优选的，所述步骤(1)一级球磨处理完成后，对球磨得到的混合粉末依次进行烘干和过筛处理；所述过筛处理用筛网的目数为100目。

优选的，所述一级预烧处理和二级预烧处理的温度独立地为900～980℃，时间独立地为2～10h。