[发明专利]一种透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用，属于陶瓷材料技术领域。本发明提供的透明铁电陶瓷材料所述透明铁电陶瓷材料具有式I所示的化学组成：(1‑x)K_0.5Na_0.5NbO₃‑xSr(Yb_0.5Ta_0.5)O₃式I，其中，x＝0.01～0.06。本发明提供的透明铁电陶瓷材料以K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)铁电陶瓷为基体，固溶第二组元Sr(Yb_0.5Ta_0.5)O₃后，使陶瓷材料具有透明性能；同时通过调控第二组元的固溶比例，使透明铁电陶瓷材料的结构致密，有效提升了透明铁电陶瓷材料的透光性。本发明提供的透明铁电陶瓷材料具有优异的透光性能和铁电性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

铁电陶瓷由于具有优异的介电、铁电、压电、储能、热电和电光效应，可广泛应用于多种电子功能器件。透明铁电陶瓷除了具有透明陶瓷固有的优势外，还具有铁电、压电、光电等多功能特性。铅基透明铁电陶瓷材料如锆钛酸铅铋铁电陶瓷(PBZT)、锆钛酸镧铅铁电陶瓷(PLZT)、铪钛酸铅镧铁电陶瓷(PLHT)等由于具有高的光电效应，快的响应速度，低成本等优异的性能已经被广泛应用到电光器件的生产中。但是由于铅基透明铁电陶瓷中含有重金属元素Pb，对环境及人体有较大的危害。

无铅透明铁电陶瓷对环境和人体安全环保，受到广大研究学者的高度关注。中国专利申请CN110041074A公开了一种上转换发光透明铁电陶瓷材料(1-x)K_0.5Na_0.5NbO₃-xSr(Yb_0.5Nb_0.5)O_3-yM(其中，M为Er或Ho，x＝0.05～0.35，y＝0.001～0.01)，但是上述材料的透光度较低，限制了其应用。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用，本发明提供的透明铁电陶瓷材料具有铁电性能且透光度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种透明铁电陶瓷材料，所述透明铁电陶瓷材料具有式I所示的化学组成：(1-x)K_0.5Na_0.5NbO₃-xSr(Yb_0.5Ta_0.5)O₃式I，其中，x＝0.01～0.06。

本发明还提供了上述技术方案所述透明铁电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述透明铁电陶瓷的化学计量比，将钾原料、钠原料、铌原料、锶原料、镱原料和钽原料混合，依次进行一级球磨处理和一级预烧处理，得到一级陶瓷粉体；

将所述一级陶瓷粉体依次进行二级球磨处理和二级预烧处理，得到二级陶瓷粉体；

将所述二级陶瓷粉体依次进行造粒、压制和烧结处理，得到透明铁电陶瓷材料。

优选的，所述钾原料包括碳酸钾、碳酸氢钾和草酸钾中的一种或几种；

所述钠原料包括碳酸钠、碳酸氢钠和草酸钠中的一种或几种；

所述铌原料包括五氧化二铌；

所述锶原料包括碳酸锶和/或醋酸锶；

所述镱原料包括氧化镱；

所述钽原料包括氧化钽。

优选的，所述一级球磨处理所得混合粉体的粒度为0.035～0.12mm。