[发明专利]无铅纳米压电复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了无铅纳米压电复合陶瓷材料及其制备方法。由以下步骤制备而成：先将六水硝酸镧、硝酸锆、硝酸锂、六水硫酸镍、氧化铽、椰油酸二乙醇酰胺、月桂醇聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠和氢氧化钠混合，放入球磨机中在转速150‑200r/min下进行球磨1‑2小时，加入纳米二氧化硅、三氧化二铋、正硅酸乙酯和钛酸丁酯，继续研磨2‑4小时，加入去离子水，放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80‑90℃下烘干，最后放入马弗炉中在温度800‑1000℃下煅烧2‑3小时即得。本发明的无铅纳米压电复合陶瓷材料具有很好的压电性能，将电能转换为机械能的能力好，同时具有很好的抗压性能。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷材料领域，具体涉及无铅纳米压电复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，压电陶瓷材料除具有压电性外，还具有介电性和弹性等。压电陶瓷材料是利用在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器和超声马达等。目前市面上大多数为含铅压电陶瓷材料，这种材料的原料在挥发过程中会产生有毒物质，不管在生产过程中还是使用中以及废弃处理后都会给环境带来严重的损害，而且在材料的制备过程中，氧化铅的挥发会使材料的化学计量比与设计比例发生较大偏离，材料的一致性和重复性等性能因此受到极大的影响。因此，研究开发出无铅的压电陶瓷材料不仅能提高产品的性能，而且对于保护环境和人类健康都具有重要的意义。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的是提供无铅纳米压电复合陶瓷材料，具有很好的压电性能，将电能转换为机械能的能力好，同时具有很好的抗压性能。

技术方案：无铅纳米压电复合陶瓷材料，由以下成分以重量份制备而成：六水硝酸镧10-20份、硝酸锆5-10份、纳米二氧化硅1-2份、三氧化二铋0.5-1份、硝酸锂4-8份、六水硫酸镍2-4份、氧化铽1-2份、正硅酸乙酯2-5份、钛酸丁酯3-6份、椰油酸二乙醇酰胺4-8份、月桂醇聚氧乙烯醚5-10份、羧甲基纤维素钠2-4份、氢氧化钠5-10份。

进一步优选的，所述的无铅纳米压电复合陶瓷材料，由以下成分以重量份制备而成：六水硝酸镧12-18份、硝酸锆6-9份、纳米二氧化硅1.2-1.7份、三氧化二铋0.6-0.9份、硝酸锂5-7份、六水硫酸镍2.5-3.5份、氧化铽1.2-1.7份、正硅酸乙酯3-4份、钛酸丁酯4-5份、椰油酸二乙醇酰胺5-7份、月桂醇聚氧乙烯醚6-9份、羧甲基纤维素钠2.5-3.5份、氢氧化钠6-9份。

上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将六水硝酸镧、硝酸锆、硝酸锂、六水硫酸镍、氧化铽、椰油酸二乙醇酰胺、月桂醇聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠和氢氧化钠混合，放入球磨机中在转速150-200r/min下进行球磨1-2小时；

步骤2：加入纳米二氧化硅、三氧化二铋、正硅酸乙酯和钛酸丁酯，继续研磨2-4小时；

步骤3：加入去离子水，放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80-90℃下烘干；

步骤4：放入马弗炉中在温度800-1000℃下煅烧2-3小时即得。

进一步优选的，步骤1中转速160-190r/min，球磨时间为1.5小时。

进一步优选的，步骤2中研磨时间为2.5-3.5小时。

进一步优选的，步骤3中温度为85℃。

进一步优选的，步骤4中温度为850-950℃，煅烧时间为2.5小时。