[发明专利]一种压电能量收集用兼具高和热稳定压电性能的陶瓷材料及制备

权利要求书

1.一种压电能量收集用兼具高和热稳定压电性能的陶瓷材料，其特征在于，该陶瓷材料化学组成通式表示为：xPb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-(1-x)Pb(Hf_yTi_(1-y))O₃，其中x取值为0.05～0.075,y取值为0.45～0.50。

2.按照权利要求1所述的一种压电能量收集用兼具高和热稳定压电性能的陶瓷材料，其特征在于，x＝0.075，y＝0.49体系中最佳压电陶瓷具有高的居里温度319℃，在10～285℃内具有高的压电性d₃₃＝509～588pC/N，以室温d₃₃为基准，原位d₃₃波动率不超过±10％，由最佳样品组装的悬臂梁式压电能量收集器在25～250℃内保持稳定的输出电流密度31～32.5μA/cm²。

3.制备权利要求1所述的陶瓷材料的方法，其特征在于，所述陶瓷材料是按照以下步骤制备得到：

(1)合成ZnNb₂O₆前驱体，按化学计量比称量ZnO、Nb₂O₅，将称量好的原料放入球磨罐中，以无水乙醇为介质置于行星球磨机上球磨12h；球磨后所得浆料在100℃烘干，然后在空气气氛下于1000℃煅烧4h，随炉冷却至室温；

(2)按化学计量比分别称取Pb₃O₄、ZnNb₂O₆、HfO₂、TiO₂，将称好的原料放入球磨罐中，以无水乙醇为球磨介质，置于卧式球磨机上球磨24h，然后所得混合物在100℃烘干；

(3)将烘干的料放入密闭的氧化铝坩埚中在850℃煅烧2h，然后加入无水乙醇进行二次球磨24h；

(3)向二次球磨得到的粉料加入聚乙烯醇溶液粘结剂，压制成陶瓷素坯，并于560℃加热排胶3h；

(4)将排胶后的素坯体放置于密闭氧化铝坩埚中在1050℃烧结2h，随炉冷却至室温。

4.权利要求1所述的陶瓷材料的应用，用于压电能量收集器。