[发明专利]一种具有高剩余极化强度的铌酸钾钠陶瓷材料的制备方法

说明书

一种具有高剩余极化强度的铌酸钾钠陶瓷材料的制备方法，它涉及提高K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷剩余极化强度的制备方法。它是要解决现有无铅K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷剩余极化强度低的技术问题。本方法：烘干之后的碳酸钾和碳酸钠粉末与五氧化二铌粉末混合后湿法球磨，烘干后放在管式炉预烧，然后再湿法球磨，烘干后在氧气气氛下放入热压炉中进行高温高压烧结，将热压烧结得到的陶瓷切片放入管式炉中进行氧气退火，可得到具有高剩余极化强度的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷。该陶瓷的剩余极化强度为24～27μC/cm²，是利用传统固相方法制备的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷的1.6～2.7倍，可用于电气、电子领域。

技术领域

本发明涉及提高K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷剩余极化强度的制备方法。

背景技术

在压电铁电材料领域，铅基压电铁电材料由于具有良好的温度稳定性和优异的性能一直在应用器件方面占据统治地位。但是随着全球环境问题、能源危机以及温室效应的日趋严重，对于无铅压电铁电材料的需求逐步增多。在目前所研究的无铅压电铁电材料体系中铌酸钾钠(K_xNa_1-xNbO₃)材料被广泛研究。铌酸钾钠体系中铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃)由于优良的铁电性以及高的居里温度(420℃)所以是研究的重点，但是目前的所报道的K_0.5Na_0.5NbO₃晶体和利用传统固相法制备的陶瓷材料的剩余极化强度一般都只有10～15μC/cm²，这一定程度上也限制了K_0.5Na_0.5NbO₃材料的应用，所以对于K_0.5Na_0.5NbO₃材料压电铁电性能的提高是K_0.5Na_0.5NbO₃材料的研究热点，元素掺杂是目前利用最为广泛的手段，但是掺杂元素的种类繁多、掺杂量难以控制，使得利用掺杂方法来提高K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷剩余极化强度的实验工作量很大。同时现有的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷的制备方法一般是采用真空环境下或者惰性气体保护下的热压烧结方法，制备的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷会产生过多的氧空位，使得其剩余极化强度难以提升太多，比如《材料科学》(Journal of Materials Science)在2017年第52期的2934–2943页公开的文章《两种不同烧结方法制备的(K_0.5Na_0.5)NbO₃无铅陶瓷的微观结构和电性能的比较研究》报道的利用热压制备的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷，其剩余极化强度仅为17.3μC/cm²。

发明内容

本发明是要解决现有无铅K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷剩余极化强度低的技术问题，而提供一种具有高剩余极化强度的铌酸钾钠陶瓷材料的制备方法。该方法是在氧气气氛下利用热压烧结方法制备具有高剩余极化强度的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷。K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷简写为KNN。