光敏纳米陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了光敏纳米陶瓷材料及其制备方法，属于功能陶瓷材料领域。该材料由包含以下重量份的组分制成：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份。制得的材料波段范围宽，灵敏度高、导电率高、电阻率低且具有良好的硬度、耐高温、耐磨和性能稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能陶瓷材料领域，具体涉及光敏纳米陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，陶瓷材料按其性能及用途可分为两大类：结构陶瓷和功能陶瓷，功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这类材料通常具有一种或多种功能。如电、磁、光、热、化学、生物等功能，以及耦合功能，功能陶瓷种类繁多，用途各异。光敏陶瓷主要是半导体陶瓷，其导电机理分为本征光导和杂质光导。对本征半导体陶瓷材料，当入射光子能量大于或等于禁带宽度时，价带顶的电子跃迁至导带，而在价带产生空穴，这一电子-空穴对即为附加电导的载流子，使材料阻值下降；对杂质半导体陶瓷，当杂质原子未全部电离时，光照能使未电离的杂质原子激发出电子或空穴，产生附加电导，从而使阻值下降。不同波长的光子具有不同的能量，因此，一定的陶瓷材料只对应一定的光谱产生光导效应，所以有紫外(0.1～0.4微米）、可见光（0.4～0.76微米）和红外（0.76～3微米）光敏陶瓷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种光敏纳米陶瓷材料，所述陶瓷材料由包含以下重量份的组分制成：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份。其中，上述光敏纳米陶瓷材料中，所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为50～300nm。其中，上述光敏纳米陶瓷材料中，所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供上述光敏纳米陶瓷材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：（1）、按照以下重量份数称取各组分：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份；（2）、将上述除甲基三乙酰氧基硅烷的组分用球磨机进行研磨混合均匀，研磨至平均粒径在200～700nm之间，得到混合粉体；（3）、将上述混合粉体与上述甲基三乙酰氧基硅烷混合均匀，得到混合物，然后将所述混合物进行模压制坯，得到坯体；（4）、将上述坯体在750～950℃温度下烧结4～6h，得到光敏纳米陶瓷材料。其中，上述光敏纳米陶瓷材料的制备方法中，所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为50～300nm。其中，上述光敏纳米陶瓷材料的制备方法中，所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术制得的光敏纳米陶瓷材料以碳化硅粉体、石英砂、钛酸锶和二氧化锆为主要原料，通过加入三氧化二铁、二氧化锡、二氧化钛、氧化钴、氧化锌、氧化铝等多种氧化物，制得的光敏纳米陶瓷材料具有波段范围宽，灵敏度高；具有良好的导电功能，且导电率高，电阻率低。并且，本专利技术制得的光敏纳米陶瓷材料具有良好的硬度、耐高温、耐磨和性能稳定性。（2）本专利技术提供的光敏纳米陶瓷材料的制备方法，将原料组分充分研磨至纳米粒度，有利于提高组分间的反应活性，且制备方法简单，易于工业化生产。具体实施方式本专利技术提供了一种光敏纳米陶瓷材料，该材料具有波段范围宽，灵敏度高；具有良好的导电功能，且导电率高，电阻率低；具有良好的硬度、耐高温、耐磨和性能稳定性。所述陶瓷材料由包含以下重量份的组分制成：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份；所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为50～300nm；所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%。进一步的，本专利技术还提供了上述光敏纳米陶瓷材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：（1）、按照以下重量份数称取各组分：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份；所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为50～300nm；所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%；（2）、将上述除甲基三乙酰氧基硅烷的组分用球磨机进行研磨混合均匀，研磨至平均粒径在200～700nm之间，得到混合粉体；（3）、将上述混合粉体与上述甲基三乙酰氧基硅烷混合均匀，得到混合物，然后将所述混合物进行模压制坯，得到坯体；（4）、将上述坯体在750～950℃温度下烧结4～6h，得到光敏纳米陶瓷材料。其中，上述光敏纳米陶瓷材料的制备方法步骤（3）中，所述模压制坯采用本领域常规操作方法。其中，上述光敏纳米陶瓷材料的制备方法中，将原料组分充分研磨至纳米粒度，有利于提高组分间的反应活性。以下结合实施例对本专利技术作进一步解释和说明，但并不因此限制本专利技术的保护范围。实施例1光敏纳米陶瓷材料按照以下方法制备得到：（1）、按照以下重量份数称取各组分：碳化硅粉体15份，钛酸钡2份，钛酸锶20份，石英砂25份，三氧化二铁5份，二氧化锡3份，二氧化钛4份，氧化钴5份，氧化锌5份，氧化铝16份，二氧化锆28份，氮化铝4份，甲基三乙酰氧基硅烷5份；所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为100nm；所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%；（2）、将上述除甲基三乙酰氧基硅烷的组分用球磨机进行研磨混合均匀，研磨至平均粒径在300nm之间，得到混合粉体；（3）、将上述混合粉体与上述甲基三乙酰氧基硅烷混合均匀，得到混合物，然后将所述混合物进行模压制坯，得到坯体；（4）、将上述坯体在800℃温度下烧结6h，得到光敏纳米陶瓷材料。实施例2光敏纳米陶瓷材料按照以下方法制备得到：（1）、按照以下重量份数称取各组分：碳化硅粉体20份，钛酸钡3份，钛酸锶20份，石英砂35份，三氧化二铁8份，二氧化锡4份，二氧化钛6份，氧化钴4份，氧化锌5份，氧化铝20份，二氧化锆20份，氮化铝6份，镍锌铁氧体1重量份，甲基三乙酰氧基硅烷6份；所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为150nm；所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%；（2）、将上述除甲基三乙酰氧基硅烷的组分用球磨机进行研磨混合均匀，研磨至平均粒径在400nm之间，得到混合粉体；（3）、将上述混合粉体与上述甲基三乙酰氧基硅烷混合均匀，得到混合物，然后将所述混合物进行模压制坯，得到坯体；（4）、将上述坯体在850℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
光敏纳米陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料由包含以下重量份的组分制成：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份。

【技术特征摘要】
1.光敏纳米陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料由包含以下重量份的组分制成：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石英砂25～35份，三氧化二铁5～8份，二氧化锡3～5份，二氧化钛4～6份，氧化钴3～5份，氧化锌2～5份，氧化铝16～25份，二氧化锆15～28份，氮化铝4～6份，镍锌铁氧体0～2重量份，甲基三乙酰氧基硅烷4～7份。2.根据权利要求1所述光敏纳米陶瓷材料，其特征在于，所述碳化硅粉体为α-碳化硅粉体，其粒径为50～300nm。3.根据权利要求1或2所述光敏纳米陶瓷材料，其特征在于，所述石英砂中SiO2的质量百分含量≥98.5%，Fe2O3的的质量百分含量≤0.10%。4.权利要求1～3任一项所述光敏纳米陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：（1）、按照以下重量份数称取各组分：碳化硅粉体15～20份，钛酸钡2～3份，钛酸锶16～20份，石...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自力，
申请(专利权)人：长沙市望城区铜官自力陶瓷厂，
类型：发明
国别省市：湖南;43