[发明专利]一种纳米粉体烧结的BST基钙钛矿结构陶瓷

说明书

本发明公开了一种纳米粉体烧结的BST基钙钛矿结构陶瓷材料及其制备方法，该钙钛矿结构陶瓷的通式为(Ba_1‒x‒ySr_xGd_y)(Ti_{1‒u‒v‒w}Mn_uY_vYb_w)O₃表示，0.2≤x≤0.4，0≤y≤0.003,0≤u≤0.006,0≤v≤0.02，0≤w≤0.003。采用柠檬酸溶胶‑凝胶法得到的BST基钙钛矿结构陶瓷的凝胶干粉在700~900°C预烧2~4 h得到纳米粉体，再经过造粒、压片、排胶、烧结、烧银等工艺制备陶瓷材料。结果表明，在1100~1200°C的烧结温度下得到了BST基钙钛矿结构陶瓷材料，其其本征热释电系数在13°C附近达到最高值γ_int=0.74μC/(cm²·K)，晶粒均匀、晶粒致密、结晶充分。

技术领域

本发明领域属于钙钛矿结构热释电陶瓷材料领域，具体涉及一种纳米粉体烧结的BST基钙钛矿结构陶瓷。

背景技术

钙钛矿结构的钛酸锶钡[(Ba,Sr)TiO₃, BST]电子陶瓷，因具有优良的电学性能，该陶瓷有着广阔的应用前景。例如：红外热释电成像器件、动态随机存储器、相控阵天线上的移相器集成微波器件等诸多领域。本发明采用湿化学法-柠檬酸盐溶胶-凝胶法制备BST基陶瓷纳米粉体并通过常规陶瓷制备技术得到陶瓷材料，通过引入稀土等金属离子改性从而改善了陶瓷的微观结构和电学性能。在BST基陶瓷改性后，其烧结温度大幅下降，可以在较低温度下烧结成致密的瓷体，并且得到了高热释电系数。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种纳米粉体烧结的BST基钙钛矿结构陶瓷材料配方，该钙钛矿结构陶瓷烧结温度低，并且兼具高热释电系数；本发明的第二个目的是提供上述低温制备的高热释电系数的BST基钙钛矿结构陶瓷的制备方法，以降低BST基钙钛矿结构陶瓷的烧结温度，同时提高热释电性能。

针对本发明的第一个发明目的，本发明提供一种纳米粉体烧结的BST基钙钛矿结构陶瓷，该钙钛矿结构陶瓷的化学通式为(Ba_1‒x‒ySr_xGd_y)(Ti_{1‒u‒v‒w}Mn_uY_vYb_w)O₃表示，0.2≤x≤0.4，0≤y≤0.003, 0≤u≤0.006, 0≤v≤0.02，0≤w≤0.003。

针对本发明的第二个发明目的，通过在BST基钙钛矿结构陶瓷中引入多种元素Gd、Mn、Y、Yb进入A或B位，在1100～1200 °C的烧结温度下，制备得到具高热释电性能的BST基钙钛矿结构陶瓷，具体工艺步骤如下：

(1) BST基钙钛矿结构陶瓷粉体的制备