[发明专利]基于金属阳离子掺杂的铁电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于金属阳离子掺杂的铁电材料，在(1-x)Na_0.5Bi_0.5TiO₃-xBaTiO₃中掺杂金属阳离子制得，其特征在于该铁电材料的化学式为：Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃，其中0＜x≤0.07，0.005≤y≤0.04，M为价态低于+4价的金属阳离子，通过金属阳离子取代Ti⁴⁺，进而提高铁电材料的退极化温度；

所述金属阳离子包括有Fe³⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Mn³⁺中的至少一种；或，所述金属阳离子为Co²⁺、Fe³⁺；

所述Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃铁电材料极化后，其退极化温度比未掺杂有金属阳离子的(1-x)Na_0.5Bi_0.5TiO₃-xBaTiO₃材料的退极化温度高20℃以上；

所述铁电材料的制备方法包括如下步骤：

采用Bi₂O₃，Na₂CO₃，BaCO₃，TiO₂，上述金属阳离子M为原料，按照化学式Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃中的Bi，Na，Ba，Ti，M元素化学计量比进行称重配料；然后进行球磨混合，球磨2~15小时后的原料进行烘干、压片处理，压片的压力为5~80MPa；压片后得到的生胚在750~850℃下保温1~3小时，合成Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃胚体；

将步骤制得的Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃胚体碾碎并球磨5~12小时，球磨后烘干，得到Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃烘干粉体；

将步骤制得的Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃烘干粉体加入聚乙烯醇水溶液做粘结剂造粒，将造粒后的粉体在100~200MPa下压片成型；压片后在600~700℃下保温0.5~3小时分解粘结剂；然后在1050~1200℃下保温2~4小时，最终所得的陶瓷片即为Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃铁电材料；

所述步骤球磨混合中原料的体积：玛瑙球子体积：球磨介子无水乙醇的体积比为1：1~1.2：1~1.5；

所述步骤③中聚乙烯醇的质量浓度为3~5%，每10g的Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃烘干粉体滴入的聚乙烯醇的体积为1~2mL；

所述步骤③的粘结剂造粒为将Na_0.5-0.5xBi_0.5-0.5xBa_xM_yTi_1-yO₃烘干粉体和聚乙烯醇在研钵中充分混合后过40~200目筛。