[发明专利]一种具有微米内晶型结构的陶瓷-金属无铅压电复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种用于压电能量收集器件的无铅压电复合材料的制备方法，其特征在于，该压电复合材料具有微米内晶型结构，即微米尺寸的Ag金属颗粒作为第二相均匀分布在BCTZ陶瓷晶粒内部，该复合材料的化学组成为：Ba_0.85Ca_0.15Ti_0.9Zr_0.1O₃ /xAg，x的数值为0.5 mol.%‒10 mol.%；

具体制备方法包括以下步骤：

（1）将原料BaZrO₃、BaCO₃、CaCO₃、TiO₂烘干，然后按照化学计量比称量，以无水乙醇为介质通过行星式球磨机球磨10–12小时，然后100℃条件下烘干；干燥的混合物在1200‒1300℃保温4小时煅烧，再次球磨10–12小时并烘干，以获得BCTZ亚微米粉体；

（2）将称量后的AgNO₃粉末溶于蒸馏水中，完全溶解后，向溶液中加入过量的KOH粉末，生成AgOH；AgOH在室温下迅速分解生成棕褐色Ag₂O沉淀；使用高速离心机在3000-5000r/min的条件下，离心分离获得纳米级棕褐色纳米级Ag₂O粉末，烘干备用；

（3）将得到的BCTZ亚微米粉体和Ag₂O纳米颗粒按化学计量比称量，以无水乙醇为介质通过行星球磨机球磨10-12小时，然后100℃条件下烘干；

（4）不需要添加粘结剂，直接在200 MPa的压力下成型，然后从室温升温至1400–1500℃无压烧结，保温3小时，升温速度为5℃/min，即得目标复合材料；在升温烧结过程中，温度在250–300 ^oC时，Ag₂O即分解成Ag单质和O₂，并在极高温度1400–1500℃烧结保温时，发生纳米颗粒的聚集和分布再调整,形成微米内晶型结构。

2.按照权利要求1的一种无铅压电复合材料的制备方法，其特征在于，该复合材料具有高的压电常数和低的介电常数。

3.按照权利要求1或2所述的方法得到的无铅压电复合材料用于压电能量收集器件。