【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电卡制冷领域，更具体地，涉及一种片式多层陶瓷(mlcs)电卡材料及其制备方法。
技术介绍
1、制冷技术被广泛应用于军事、工业、医疗和日常生活等领域。目前制冷的实现仍依赖于蒸气压缩制冷技术。然而，这种制冷技术效率低下，且其使用的含氟制冷剂会造成臭氧层的破坏，带来严重的环境污染。电卡效应是指铁电材料在电场诱导下发生相变和偶极子取向，进而引起材料的熵变和温变，实现热量搬运和制冷。电卡材料的电卡效应不需使用压缩机和氟化制冷剂来实现，因而具有体积小和环境友好等特点，且其具有高的制冷效率。
2、目前的电卡材料主要集中在有机铁电聚合电卡材料和无机铁电陶瓷材料，相比于有机铁电聚合电卡材料，无机铁电陶瓷极化率高、电卡强度大、相结构丰富且调控方法多样，在电卡效应研究中备受关注。迄今为止，已经开发了一系列具有应用潜力的无机铁电陶瓷电卡材料，主要有batio3基、bi0.5na0.5tio3基、k0.5na0.5nbo3基和pbtio3基陶瓷。由于含铅材料对人体和环境的危害，目前铁电陶瓷电卡材料的研究主要集中在batio3基无铅陶瓷。相比于陶瓷块体和陶瓷薄膜，陶瓷厚膜兼具大的热总量和大的耐击穿场强。更进一步地，基于陶瓷厚膜的mlcs电卡材料能进一步提升电卡陶瓷得热总量，且耐击穿场强更大，因而能够获得更大的场致温变。
3、目前，batio3基mlcs材料的生产设备和制备工艺较为成熟，为batio3基片式多层陶瓷电卡材料走向实用打下了基础，但电卡效应仍有待进一步增强。
4、过去几年里，研究者们仍主要采用纯b
5、另一方面，batio3基mlcs瓷体的烧结温度通常在1500℃左右，由于烧结温度高，在电极与瓷体一同烧结的情况下，只有价格较高的贵重金属电极能够承受，不利于其推广使用。因而，亟需开发出具有一种高巨电卡温变、低材料成本、低烧结温度的batio3基mlcs电卡材料。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种具有巨电卡效应的片式多层陶瓷材料及其制备方法，本专利技术通过改变bazrxti1-xo3中的锆钛比，最终烧结温度和烧结助剂比例从而来调控电卡效应的增强。首先锆钛比的调控是为了使材料多相共存，以提高材料初态未加电场时材料内部的极化态数量，增加无电场状态材料中的熵值，进而增加材料的温变。其次烧结温度的调控是为了调控材料的晶粒尺寸，一方面合适的晶粒尺寸有利于mlcs的击穿，另一方面合适的晶粒尺寸也有利于释放材料内部的内应力，诱导材料内部的高极化相和材料电卡强度。另外碳酸锂作为一种常用的烧结助剂，它的引入可有效地降低材料烧结温度和提高材料烧结过程中的致密性。这里烧结温度的降低，有利于选用更为廉价的金属作为内电极以降低成本，同时也有利于增强mlcs的电卡温变。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，本专利技术首先提供一种钛酸钡基多层陶瓷材料的制备方法，包括：
3、步骤1：按照化学式bazrxti1-xo3中ba、zr、ti原子的化学计量比进行称取baco3、tio2和zro2原料并将所述原料球磨，其中0.15≤x≤0.3；
4、步骤2：将所述陶瓷粉体进行第一次烧结得到bazrxti1-xo3粉体；
5、步骤3：将li2co3与bazrxti1-xo3粉体混合并二次球磨得到bazrxti1-xo3-li2co3陶瓷粉体；
6、步骤4：将所述陶瓷粉体进行第二次烧结得到预烧粉；
7、步骤5：将所述预烧粉进行研磨；将研磨后的预烧粉与溶剂、分散剂、塑化剂和粘结剂进行混合球磨得到流延胶体；
8、步骤6：对所述流延胶体进行过滤和真空处理，以消除凝结胶体和气泡；
9、步骤7：将流延胶体进行流延获得胶膜带；
10、步骤8：在所述胶膜带上镀电极并将带有电极的胶膜带进行堆叠，形成多层胶膜带；
11、步骤9：将所述多层胶膜带进行最终烧结，得到多层陶瓷电卡材料。
12、进一步，所述步骤3中li2co3在所述bazrxti1-xo3-li2co3陶瓷粉体中的质量分数为1～10wt.％。
13、进一步，所述步骤1、3和5中球磨的条件均为：球磨介质、球磨溶剂和球磨原料的质量比为(3～4):(0.7～1):1；球磨时间均为1～24小时。
14、进一步，所述步骤2和4中第一次烧结、第二次烧结的条件均为：0.1～50℃/min升温到900～1100℃并保温1～3小时。
15、进一步，所述步骤5中预烧粉:溶剂:分散剂:塑化剂:粘结剂的质量比为1:0.6:(0.001～0.012):(0.001～0.012):(0.1～0.5)，优选1:0.6:0.006:0.006:0.3。
16、进一步，所述步骤5中的溶剂优选乙醇和甲苯的混合溶液；所述步骤5中的分散剂优选聚乙二醇；所述步骤5中的塑化剂优选邻苯二甲酸丁苄酯；所述步骤5中的粘结剂优选聚乙烯醇缩丁醛和乙醇的混合胶体。
17、进一步，步骤8中的电极为贵金属电极，所述贵金属为ag，pt，pd，au，ru中的一种或多种组合。
18、进一步，步骤8中的贵金属电极为ag/pd复合电极，所述ag/pd复合电极中ag的质量分数为50％～70％。
19、进一步，步骤9中所述最终烧结的条件为：以5～50℃/min升温到1150-1300℃并保温1～3小时。
20、根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供一种利用上述方法制备的钛酸钡基多层陶瓷材料。
21、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：...
【技术保护点】
1.一种钛酸钡基多层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中Li2CO3在所述BaZrxTi1-xO3-Li2CO3陶瓷粉体中的质量分数为1～10wt.％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1、3和5中球磨的条件均为：球磨介质、球磨溶剂和球磨原料的质量比为(3～4):(0.7～1):1；球磨时间均为1～24小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2和4中第一次烧结、第二次烧结的条件均为：0.1～50℃/min升温到900～1100℃并保温1～3小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中预烧粉:溶剂:分散剂:塑化剂:粘结剂的质量比为1:0.6:(0.001～0.012):(0.001～0.012):(0.1～0.5)，优选1:0.6:0.006:0.006:0.3。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中的溶剂优选乙醇和甲苯的混合溶液；所述步骤5中的分散剂优选聚乙二醇；所述步骤5
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤8中的电极为贵金属电极，所述贵金属为Ag，Pt，Pd，Au，Ru中的一种或多种组合。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤8中的贵金属电极为Ag/Pd复合电极，所述Ag/Pd复合电极中Ag的质量分数为50％～70％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤9中所述最终烧结的条件为：以5～50℃/min升温到1150～1300℃并保温1～3小时。
10.一种利用权利要求1～9任一项方法制备的钛酸钡基多层陶瓷材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钛酸钡基多层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中li2co3在所述bazrxti1-xo3-li2co3陶瓷粉体中的质量分数为1～10wt.％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1、3和5中球磨的条件均为：球磨介质、球磨溶剂和球磨原料的质量比为(3～4):(0.7～1):1；球磨时间均为1～24小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2和4中第一次烧结、第二次烧结的条件均为：0.1～50℃/min升温到900～1100℃并保温1～3小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中预烧粉:溶剂:分散剂:塑化剂:粘结剂的质量比为1:0.6:(0.001～0.012):(0.001～0.012):(0.1～0.5)，优选1:0.6:0...
【专利技术属性】
技术研发人员：张超，张光祖，邹凯伦，窦占明，肖文荣，姜胜林，李康华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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