[发明专利]一种新型铁电陶瓷的制备方法

说明书

本公开揭示了一种新型铁电陶瓷的制备方法，包括如下步骤：按照化学计量式Pb((Zrsubgt;0.2/subgt;，Tisubgt;0.8/subgt;)subgt;0.99/subgt;，Mnsubgt;0.01/subgt;)Osubgt;3/subgt;，分别称取Pbsubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;、TiOsubgt;2/subgt;、ZrOsubgt;2/subgt;和MnO原料，并按照固相反应法的相关步骤烧结成铁电陶瓷；对所述铁电陶瓷进行打磨后在上下表面涂敷银浆，保温后自然冷却至室温；对冷却后的铁电陶瓷继续进行保温处理。

技术领域

本公开属于固态制冷材料领域，具体涉及一种新型铁电陶瓷的制备方法。

背景技术

铁电陶瓷在加电场和去电场的过程中，其自发极化会在有序排列和无序排列两种状态中切换，并对外界环境产生放热和吸热效应，该现象称为电卡效应，可以用来制冷。基于电卡效应的制冷技术具有能量转换效率高、无噪音、环境友好、可集成、易于操作等特点，已成为下一代制冷技术的有力候选者。通常而言，铁电陶瓷在初始状态下，其自发极化完全处于无序排列状态，剩余极化为零。在外加电场第一次作用时，铁电陶瓷的自发极化从完全无序的状态被翻转至有序状态，此时产生很大的熵变，铁电陶瓷也产生很大温度变化。然而，在去掉电场后，铁电陶瓷的自发极化只能部分恢复至无序排列状态，此时产生的熵变较小，铁电陶瓷产生的温度变化仅为0.1～0.3℃。

近期研究发现，通过适量的异价元素掺杂，可以在铁电陶瓷中引入缺陷偶极子，经保温过后缺陷偶极子的分布具有与铁电畴相同的结构。缺陷偶极子的存在可以提供一个恢复力，使得去掉电场后的自发极化能够完全恢复至无序排列状态，产生很大的熵变，相应的铁电陶瓷也能产生很大的温度变化。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种新型铁电陶瓷的制备方法，通过在现有的铁电陶瓷引掺杂异价元素与氧空位，使得二者之间形成缺陷偶极子，从而增强铁电陶瓷的电卡效应。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种新型铁电陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

S1：按照化学计量式Pb((Zr_0.2，Ti_0.8)_0.99，Mn_0.01)O_3-δ，分别称取Pb₃O₄、TiO₂、ZrO₂和MnO原料进行混合，获得混合料；

S2：将混合料球磨、烘干；

S3：将烘干后的混合料研磨、过筛，获得混合粉料；

S4：将混合粉料预烧、保温后冷却至室温；

S5：将冷却至室温的混合粉料研磨、烘干；

S6：将烘干后的混合粉料二次研磨，加入质量分数为8％的PVA混合均匀，过筛选出粒径为0.15mm至0.28mm的粉料；

S7：将过筛后的粉料保压，获得化学计量式为Pb((Zr_0.2，Ti_0.8)_0.99，Mn_0.01)O_3-δ的胚件；

S8：将化学计量式为Pb((Zr_0.2，Ti_0.8)_0.99，Mn_0.01)O_3-δ的胚件烧结后冷却至室温，即获得化学计量式为Pb((Zr_0.2，Ti_0.8)_0.99，Mn_0.01)O_3-δ的铁电陶瓷；