一种Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷的制备方法及其产品

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成果名称: 一种Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷的制备方法及其产品 关键字: 应用行业: 制造业
高新技术领域: 新材料及其应用 所在地: 湖南省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL2020107015111 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 国内先进 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 长沙麓桥科技有限公司 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 技术转让 交易价格(万): 5.60 所属十强产业:

本发明公开了一种Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷的制备方法及其产品。通过固相反应制备的Na0.25K0.25Bi2.5-x-y-zCexSmyHozNb2O9,其中x=0.001~0.04,y=0.002~~0.04,z=0.002~~0.04。由于对Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷掺杂能够有效提高压电性能和铁电性能,进而使其具有压电常数d33为34.2~38.4pC/N,2Pr=2.87~3.24;d33在400℃处理后仍能够维持在32.9~37pC/N,故其是用于光电多功能材料领域的理想材料。

本发明属于铋层状陶瓷,具体涉及一种Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷的制备方法及其产品。
1)本发明提供的一种Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷,按化学计量比称取原料,球磨,预煅烧,二次球磨,压制成型,排胶,烧结得到产品,制备方法简单,而且通过对Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9陶瓷掺杂能够有效提高压电性能和铁电性能,是用于光电多功能材料领域的理想材料。
 2)由于Ce、Sm和Ho三者之间的协同作用,通过Ce3+、Sm3+和Ho3+通过替代Bi3+位合成的Na0.25K0.25Bi2.5-x-y-zCexSmyHozNb2O9,其中x=0.001~0.04,y=0.002~~0.04,z=0.002~~0.04,使得Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9基陶瓷的致密性得到了提高,而且有效提高压电性能和铁电性能,以及高温稳定性。
 3)通过控制升温速率以及排胶温度使得Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9基陶瓷的致密性得到显著提高,而且也促进了压电性能和铁电性能的提高。


 铋层状结构铁电材料引其具有较高的Curie温度和良好的抗疲劳特性,在铁电随机存储器和高温压电器件等领域具有较高的应用前景。但由于Bi离子在高温下会挥发,产生氧空位,恶化铋层状结构陶瓷的电学性能,进而限制铋层状结构陶瓷的高温应用领域,因此,如何使其在高温高频环境下具有良好的铁电压电性能仍是目前比较重要的课题。
 目前,通过对铋层状结构铁电材料进行稀土离子掺杂来改善压电和铁电材料的电学性能,Zhang等研究了Sm3+掺杂(K0.5Na0.5)NbO3压电陶瓷,发现了有橙光发射性能和压电性能的多功能材料。罗雨涵等通过Er3+掺杂Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9压电陶瓷来改善其电学和光电性能,适量的Er3+掺杂能提高陶瓷的压电性能,当x=0.02时,电学性能最佳:压电常数d33=22pC/N,介电损耗tanδ=0.38%,品质因子Qm=2 324,且样品均具有良好的荧光性能,表明该组分陶瓷可作为高温应用光—电多功能材料。Yao等通过Ce3+掺杂制备NKBN-xCe3+陶瓷,压电常数d33由x=0的19pC/N提升至x=0.2的28pC/N。尽管现有技术中通过对NKBN陶瓷进行离子掺杂改善了其铁电和压电材料的电学性能,但是效果并不是很理想,因而如何提高NKBN陶瓷的压电和铁电性能,以及在高温下的稳定性,仍是目前急需解决的问题。


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