热释电陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种热释电陶瓷材料及其制备方法，其中，热释电陶瓷材料的化学组成为：(Pb1‑

【技术实现步骤摘要】
热释电陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，具体地，涉及一种热释电陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]富锆型锆钛酸铅(Pb(Zr
x
，Ti1‑
x
)O3，简称PZT)由于其丰富的相变行为，使得其具有显著的热释电性能，可广泛应用于非制冷红外探测领域，并且由于其在中、远红外波段具有优良的探测能力，可感知人体所辐射的红外线(约9.6微米)，使得基于富锆型PZT制备的被动型红外传感器(Passive Infrared Sensor，PIR sensor)在人体探测领域的应用得到快速发展，基于PZT的PIR传感器被广泛应用于人体红外移动探测、物联网、可穿戴设备、智能家电、自动照明开关、空气净化器以及网络监控等领域。
[0003]为了保证PZT的烧结质量，在PZT的制备过程中要尽量避免杂质的引入，所以在其原料中会尽量减少添加剂占比，然而纯PZT的热释电效应与压电效应较低，导致其最终产品在应用于被动式红外传感器时灵敏度低，探测效果差。为了解决这一问题，现有技术通过引入掺杂元素取代PZT晶格中A位的Pb或者B位的Ti，Zr可对PZT的热释电性能进行提高改善，但添加不同掺杂元素可能引起PZT其他电学、机械性能的恶化。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种热释电陶瓷材料。
[0005]本专利技术公开的一种热释电陶瓷材料的化学组成为：(Pb1‑
x
‑
y
Bi
x<br/>Sr
y
)(Mn
1/3
Ta
2/3
)
z
(Zr
0.91
Ti
0.09
)1‑
z
O3+Φ@％A，其中0≦x≦0.05，0≦y≦0.05，0.01≦z≦0.1，0.1≦Φ≦3，A为B2O3、Cr2O3、Bi2O3、ZnO、CuO、MgO、MnO2、Al2O3中的至少一种。
[0006]一种如上述的热释电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]按照(Pb1‑
x
‑
y
Bi
x
Sr
y
)(Mn
1/3
Ta
2/3
)
z
(Zr
0.91
Ti
0.09
)1‑
z
O3+Φ@％A的元素计量比准备粉末原料，通过湿法球磨混合，得到热释电陶瓷浆料；
[0008]将热释电陶瓷浆料进行预烧，制得热释电陶瓷粉体；
[0009]向热释电陶瓷粉体内加入助烧剂，然后进行球磨、造粒、过筛，制得热释电陶瓷颗粒；
[0010]将热释电陶瓷颗粒压制成热释电陶瓷坯体；
[0011]将热释电陶瓷坯体进行烧结、打磨、抛光、切割、极化；
[0012]获得热释电陶瓷材料。
[0013]根据本专利技术一实施方式，步骤将热释电陶瓷浆料进行预烧，制得热释电陶瓷粉体中，预烧温度为650
‑
900℃，预烧时间为1.5
‑
8小时。
[0014]根据本专利技术一实施方式，助烧剂为MnO2、B2O3、Cr2O3、MgO中的至少一种。
[0015]根据本专利技术一实施方式，基于热释电陶瓷材料的总质量，助烧剂的质量分数为0.1％
‑
3％。
[0016]根据本专利技术一实施方式，步骤进行球磨、造粒、过筛，制得热释电陶瓷颗粒中，在造
粒时，向热释电陶瓷粉体中添加粘结剂和分散剂。
[0017]根据本专利技术一实施方式，基于热释电陶瓷材料的总质量，粘结剂的质量分数为1.5％
‑
10％。
[0018]根据本专利技术一实施方式，基于热释电陶瓷材料的总质量，分散剂的质量分数为1％
‑
5％。
[0019]根据本专利技术一实施方式，步骤将热释电陶瓷坯体进行烧结、打磨、抛光、切割、极化中，烧结温度为1000
‑
1300℃，保温时间为2
‑
4小时。
[0020]根据本专利技术一实施方式，步骤将复合热释电陶瓷坯体进行烧结、打磨、抛光、切割、极化中，极化条件为2
‑
6.5kV/mm，极化时间为10
‑
20min，极化温度为100
‑
120℃。
[0021]本申请的有益效果在于：通过Bi元素对PZT晶格中A位上的Pb进行取代，实现软性掺杂，提高PZT材料的热释电系数，增加热释电效应，同时通过Sr元素取代PZT晶格A位上的Pb，实现中性掺杂，从而提高PZT陶瓷的致密性；通过Mn元素取代PZT晶格B位上的Zr或者Ti，实现硬性掺杂，以此降低材料的介电损耗与介电常数，同时利用Ta元素掺杂进入PZT晶格的B位，从而形成软性掺杂，以此来提高材料的PZT材料的热释电系数，增加热释电效应；即通过掺杂Bi元素与Sr元素取代PZT晶格中的A位，掺杂Mn元素与Ta元素取代PZT晶格中的B位，从而在提高PZT材料热释电系数的同时，降低其介电常数，并提高材料烧结质量，提高致密性。
附图说明
[0022]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0023]图1为实施例中热释电陶瓷材料的制备流程图；
[0024]图2为实施例3中复合热释电陶瓷材料的SEM图之一；
[0025]图3为实施例3中复合热释电陶瓷材料的SEM图之二；
[0026]图4为实施例4中复合热释电陶瓷材料的样品图；
[0027]图5为实施例中热释电陶瓷材料在不同最高测试电压下的电滞回线曲线图。
具体实施方式
[0028]以下将以图式揭露本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
[0029]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后
……
仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0030]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本专利技术，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各
个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热释电陶瓷材料，其特征在于，所述热释电陶瓷材料的化学组成为：(Pb1‑
x
‑
y
Bi
x
Sr
y
)(Mn
1/3
Ta
2/3
)
z
(Zr
0.91
Ti
0.09
)1‑
z
O3+Φ@％A，其中0≦x≦0.05，0≦y≦0.05，0.01≦z≦0.1，0.1≦Φ≦3，所述的A为B2O3、Cr2O3、Bi2O3、ZnO、CuO、MgO、MnO2、Al2O3中的至少一种。2.一种如上述权利要求1所述的热释电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照(Pb1‑
x
‑
y
Bi
x
Sr
y
)(Mn
1/3
Ta
2/3
)
z
(Zr
0.91
Ti
0.09
)1‑
z
O3+Φ@％A的元素计量比准备粉末原料，通过湿法球磨混合，得到热释电陶瓷浆料；将所述热释电陶瓷浆料进行预烧，制得热释电陶瓷粉体；向所述热释电陶瓷粉体内加入助烧剂，然后进行球磨、造粒、过筛，制得热释电陶瓷颗粒；将所述热释电陶瓷颗粒压制成热释电陶瓷坯体；将所述热释电陶瓷坯体进行烧结、打磨、抛光、切割、极化；获得热释电陶瓷材料。3.根据权利要求2所述的热释电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，王红建，钟陈鑫，
申请(专利权)人：惠州市鑫永诚传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：