[发明专利]一种Al3+

说明书

本发明公开一种Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料及其制备方法，半导体陶瓷材料的分子式为SrZr_1‑xAl_xO₃，其中x为Al³⁺掺杂取代Zr的原子数百分数。制备方法是以锆酸锶SrZrO₃为基体，掺杂不同比例的Al³⁺制备获得半导体陶瓷材料，具体包括如下步骤：(1)锆酸锶粉体制备；(2)素坯成型；(3)陶瓷烧制。本发明所制备的半导体陶瓷材料的红外辐射率在3‑5μm波段小于0.5，热导率低于2.5W·m^‑1·K^‑1，能够在室温至1400℃环境温度下使用，并且在600‑1200℃下的热导率可降至1.5W·m^‑1·K^‑1以下，可以很好的在高温环境中服役，并且在长期的高温环境中性能稳定，抗腐蚀氧化能力强。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域。具体地说是一种Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

低红外发射材料在军事隐身，能源利用，光电信息领域中具有广泛用途，常规低红外辐射材料多以金属材料为主，但是受到金属材料自身属性制约，存在高温环境下红外发射率大、热导率偏高、易发生腐蚀氧化的缺点，因此限制了其在高温环境中的使用。如树脂基金属微粉涂层与玻璃基金属微粉涂层，长期使用温度仅为300-400℃；金属薄膜涂料在常温下的红外发射率都比较低，但经过高温氧化后，其红外发射率会大幅增加；无机低发射率涂层可耐高温到600℃，但是发射率偏高，比金属薄膜高0.2-0.3。为此，有必要开发适合在高温环境中长期服役，性能稳定的低红外发射材料。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可在1400℃高温环境中服役使用的Al³⁺掺杂低红外发射率、低热导率的陶瓷材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料，半导体陶瓷材料的分子式为SrZr_1-xAl_xO₃，其中x为Al³⁺掺杂取代Zr的原子数百分数。

上述Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料，Al³⁺掺杂的掺杂范围为 0.1x0.7。

上述Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料，Al³⁺掺杂的掺杂范围为 0.025x0.5。

一种Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料的制备方法，以锆酸锶 SrZrO₃为基体，掺杂不同比例的Al³⁺制备获得半导体陶瓷材料，具体包括如下步骤：

(1)锆酸锶陶瓷粉体制备；

(2)素坯成型；

(3)陶瓷烧制。

上述Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料的制备方法，在步骤(1) 中，采用柠檬酸法或固相法获得锆酸锶陶瓷粉体。

上述Al³⁺掺杂型低红外、低热导率半导体陶瓷材料的制备方法，柠檬酸法为：

(A-1)按照权利要求书1-3所述的半导体陶瓷材料的分子式 SrZr_1-xAl_xO₃选定x数值，计算并称取锆源原料、锶源原料和铝源原料；