[发明专利]一种压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

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。根据陶瓷材料的用途可以将陶瓷材料分为普通陶瓷材料和特种陶瓷材料。

普通陶瓷材料采用的原料主要为长石、粘土和石英等，是典型的硅酸盐材料；而特种陶瓷材料主要采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。

特种陶瓷材料的主要成分有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。

新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。但也有它的缺点，如脆性较大，易产生裂痕，因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。

发明内容

针对上述的需求，本发明特别提供了一种压电陶瓷材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种压电陶瓷材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：   

ZrO2         65-73份，

CaCO3   15-23份，

BaCO3  8-15份，

PVA    8-12份，

十四碳醇   5-8份，

SiC    2-4份，

BaTiO₃   1-2份，

石墨烯    1-1.2份。

所述PVA的平均分子量为8000-10000。

所述石墨烯为三维石墨烯。

所述十四碳醇为8重量份。

一种压电陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）称取ZrO2 65-73份、CaCO315-23份、BaCO38-15份、SiC2-4份和BaTiO₃1-2份； 

（2）采用湿式球磨法将上述组分混合均匀，在750-810℃下加热，加入PVA8-12份、十四碳醇5-8份和石墨烯1-1.2份，喷雾造粒，压制成型；

（3）最后在1150-1200℃惰性气氛下中烧结2-3 h，得到压电陶瓷材料。

所述步骤2中的加热时间为30-50分钟。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明制得的压电陶瓷材料具有压电系数高、介电常数好和寿命长的特点。

（2）本发明制得的压电陶瓷材料在不同的使用环境中仍能保持良好的稳定性和耐候性。

（3）本发明的压电陶瓷材料，其制备方法简单，制备条件易获得，较一般压电陶瓷的制备温度低，节约了能源，易于工业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

（1）称取ZrO2 65kg、CaCO320kg、BaCO38kg、SiC2kg和BaTiO₃1kg； 

（2）采用湿式球磨法将上述组分混合均匀，在750℃下加热30分钟，加入平均分子量为8000的PVA8kg、十四碳醇5kg和三维石墨烯1kg，喷雾造粒，压制成型；

（3）最后在1150℃惰性气氛下中烧结2h，得到压电陶瓷材料。

制得压电陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。

实施例2

（1）称取ZrO2 73kg、CaCO323kg、BaCO315kg、SiC3kg和BaTiO₃2kg； 

（2）采用湿式球磨法将上述组分混合均匀，在810℃下加热50分钟，加入平均分子量为10000的PVA12kg、十四碳醇8kg和三维石墨烯1.2kg，喷雾造粒，压制成型；

（3）最后在1200℃惰性气氛下中烧结3h，得到压电陶瓷材料。

制得压电陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。

实施例3

（1）称取ZrO2 68kg、CaCO315kg、BaCO310kg、SiC4kg和BaTiO₃1kg； 

（2）采用湿式球磨法将上述组分混合均匀，在780℃下加热40分钟，加入平均分子量为9000的PVA10kg、十四碳醇6kg和三维石墨烯1kg，喷雾造粒，压制成型；

（3）最后在1170℃惰性气氛下中烧结2h，得到压电陶瓷材料。