利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷及其制备方法

本发明涉及铁电陶瓷，尤其涉及一种利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、铁电陶瓷是一种具有铁电性质的晶体材料，它在外电场的作用下会产生电荷分布的不对称性，从而产生极化现象。除了铁电性质外，铁电陶瓷还具有压电、热释电、电致伸缩等特性。它的这些特性使得它能够被广泛应用于电子器件、传感器、马达和储能等领域。

2、铁电陶瓷的种类非常多，以钙钛矿abo3结构为代表的铁电材料是目前研究和应用最为广泛的材料体系，其中，铌酸钠基铁电材料因具有较宽的带隙和低的体积密度，已成为近些年来最具讨论性和研究性的功能陶瓷。

3、应变性能是铁电陶瓷在传感器和制动器等应用领域中的一个关键性能指标。然而，现有的铌酸钠基铁电陶瓷材料的应变响应较弱，通常不超过0.2％，因此，提高铁电陶瓷的应变性能是目前研究的主要目标之一。目前广泛研究的具有高应变性能的nanbo3基铁电陶瓷的组成主要为(1-x)nanbo3-xbatio3(x＝0～0.25)体系，且当x＝0.22时组成为0.78nanbo3-0.22batio3的陶瓷在60kv/cm电场下能够产生较高的应变，但仅为0.17％。向铌酸钠基铁电陶瓷的成分中进行掺杂是提高应变值的有效方式，有研究报道，向0.9nanbo3-0.1batio3陶瓷基体上掺杂一定量nasbo3能够提高陶瓷的应变性能，在70kv/cm电场下产生0.20％的应变。现有技术中所公开的铌酸钠基铁电陶瓷材料的应变值都不够理想，且大应变响应有着所需工作电场强度过高的缺点，获得更大应变成为技术难题。因此，设计和制备出在室温条件下具有大应变响应的铁电陶瓷有着非常重要的意义。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法。

2、本发明提出的一种利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷，所述铌酸钠基铁电陶瓷的结构通式为0.865nanbo3-0.1batio3-0.035casno3。

3、优选地，所述铌酸钠基铁电陶瓷具有伪立方相结构。

4、优选地，所述铌酸钠基铁电陶瓷在外电场e为60kv/cm下，最大双极应变为0.25％。

5、本发明还提出了上述铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：按组成将各原料烘干后混合，将混合料煅烧、球磨、烘干，压制成型得到素坯，将素坯排胶后烧结获得陶瓷。

6、优选地，所述各原料为：naco3、nb2o5、baco3、tio2、caco3、sno2。

7、优选地，在1100～1120℃下煅烧，保温4.5～5.0h。

8、优选地，煅烧后球磨10～14h。

9、优选地，素坯在580～620℃下保温50～70min排胶。

10、优选地，素坯排胶后在1260～1280℃下烧结，保温4.5～5.0h。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明通过向四方结构的0.9nanbo3-0.1batio3铁电陶瓷中掺杂一定量的casno3，降低了材料的居里温度得到伪立方相结构，成功制备出了在室温条件下具有优异应变性能的铌酸钠基铁电陶瓷0.865nanbo3-0.1batio3-0.035casno3，该陶瓷材料在60kv/cm电场下能够产生0.25％大的应变，相较于未掺杂的0.9nanbo3-0.1batio3铁电陶瓷，应变值提高了150％。

技术特征：

1.一种利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷，其特征在于，所述铌酸钠基铁电陶瓷的结构通式为0.865nanbo3-0.1batio3-0.035casno3。

2.根据权利要求1所述的利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷，其特征在于，所述铌酸钠基铁电陶瓷具有伪立方相结构。

3.根据权利要求1所述的利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷，其特征在于，所述铌酸钠基铁电陶瓷在外电场e为60kv/cm下，最大双极应变为0.25％。

4.如权利要求1-3所述的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按组成将各原料烘干后混合，将混合料煅烧、球磨、烘干，压制成型得到素坯，将素坯排胶后烧结获得陶瓷。

5.根据权利要求4所述的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述各原料为：naco3、nb2o5、baco3、tio2、caco3、sno2。

6.根据权利要求4所述的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，在1100～1120℃下煅烧，保温4.5～5.0h。

7.根据权利要求4所述的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，煅烧后球磨10～14h。

8.根据权利要求4所述的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，素坯在580～620℃下保温50～70min排胶。

9.根据权利要求4所述的铌酸钠基铁电陶瓷的制备方法，其特征在于，素坯排胶后在1260～1280℃下烧结，保温4.5～5.0h。

技术总结本发明公开了一种利用碳酸钙粉体制备的铌酸钠基铁电陶瓷及其制备方法，涉及铁电陶瓷技术领域，所述铌酸钠基铁电陶瓷的结构通式为0.865NaNbO<subgt;3</subgt;‑0.1BaTiO<subgt;3</subgt;‑0.035CaSnO<subgt;3</subgt;；其制备是按组成将各原料烘干后混合，将混合料煅烧、球磨、烘干，压制成型得到素坯，将素坯排胶后烧结获得陶瓷。本发明通过向四方结构的0.9NaNbO<subgt;3</subgt;‑0.1BaTiO<subgt;3</subgt;铁电陶瓷中掺杂一定量的CaSnO<subgt;3</subgt;，降低了材料的居里温度得到伪立方相结构，成功制备出了在室温条件下具有优异应变性能的铌酸钠基铁电陶瓷0.865NaNbO<subgt;3</subgt;‑0.1BaTiO<subgt;3</subgt;‑0.035CaSnO<subgt;3</subgt;，该陶瓷材料在60kV/cm电场下能够产生0.25％的大应变。技术研发人员：张奕,陶军,李敏,赵梦瑶,陈建兵,杨小红受保护的技术使用者：池州学院技术研发日：技术公布日：2024/6/11