[发明专利]一种具有弛豫型纳米线的压电陶瓷及制备方法

摘要

本发明涉及压电材料领域，尤其涉及一种具有弛豫型纳米线的压电陶瓷,其特征是钙钛矿结构的压电陶瓷饼中镶嵌弛豫型陶瓷纳米线，提高了阵列频率，降低了阵列损耗，具有灵敏的压电响应，适合于微振动发电。进一步涉及一种先进的制造方法，借助钙钛矿结构的压电陶瓷在烧结中已形成裂纹的特点，通过进一步将裂纹扩大，作为形成纳米线的模板，使BaTiO₃进入微裂纹，在微波条件下沿裂纹生长晶粒形成弛豫型纳米线。不仅修复了裂纹，而且形成了纳米线，为规模化制备高响应发电材料提供了较佳的途径。

主权项

1.一种具有弛豫型纳米线的压电陶瓷，其特征是钙钛矿结构的压电陶瓷饼中镶嵌弛豫型陶瓷纳米线，所述钙钛矿结构的压电陶瓷饼是由氧化铅、二氧化钛、二氧化锆烧结而成的压电陶瓷；所述弛豫型陶瓷纳米线是由BaTiO₃晶粒生长形成；所述具有弛豫型纳米线的压电陶瓷，具体由如下方法制备而成：（1）BaTiO₃浆体准备：将BaCO₃和TiO₂按照摩尔比1:1称取，与适量水在研磨机中研磨成浆体，研磨质量以颗粒料小于100nm为标准；（2）制备钙钛矿结构的压电陶瓷：将氧化铅、二氧化钛、二氧化锆通过去离子水混合，球磨3‑5h，然后烘干，压制成薄饼体，在900‑950℃下烧结，得到钙钛矿结构的压电陶瓷饼；所述的薄饼体为方形，厚度1‑2mm；（3）压电陶瓷饼裂化：将步骤（2）得到的压电陶瓷饼降温至150‑200℃，通过液氮淬冷，使陶瓷饼急速裂化，在原有裂纹基础上进一步裂化形成均匀的微裂纹；（4）弛豫型纳米线的形成：将步骤（3）得到的具有均匀裂纹的压电陶瓷饼浸入步骤（1）准备的过量的浆体中，在真空条件下浸泡36h以上，然后取出陶瓷饼烘干，在1200‑1300℃条件下进行微波烧结，浆体中的BaTiO₃进入微裂纹，在微波条件下沿裂纹生长晶粒形成弛豫型纳米线，并修复压电陶瓷饼的裂化纹，从而得到具有弛豫型纳米线的压电陶瓷。