[发明专利]一种提高PMN‑PT居里温度、压电性及热稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能提高Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT)压电材料的居里温度、压电性及热稳定性的方法，属于材料科学领域。

背景技术

压电材料是一种非常重要的功能材料，在军民领域都得到了广泛的应用。其中，铅基的压电材料由于其非常优异的介电、铁电和压电性能而得到了最为普遍的应用。在铅基体系的压电材料中，PMN-32PT体系有着非常高的压电常数和机电耦合系数，然而，该体系的居里温度仅有120-160摄氏度，具有较差的热稳定性，非常不利于其在高温下的应用。

居里温度与材料的成分和结构有着非常紧密的联系。因此，通过成分和结构的调控，可以有效地调控压电材料的居里温度以及性质的热稳定性，这也必将有助于深入理解材料的成分和结构对热稳定性的影响机制。然而，基于目前的常规方法，提高居里温度、增强性质的热稳定性会同时导致压电材料的电学性质如铁电、压电性减弱。这使得发展一种能够同时提高压电材料的居里温度、压电性质及其热稳定性的新型方法显得尤为迫切和必要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃压电材料的居里温度较低和性质的热稳定性较差的问题，提供一种能同时提高Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃的居里温度、压电性质以及热稳定性的方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种提高PMN-PT居里温度、压电性及热稳定性的方法，将少量的极性半导体ZnO掺杂到0.68Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.32PbTiO₃中，其化学式为0.68Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.32PbTiO₃/xZnO(简写为PMN-32PT/xZnO)，其中x为ZnO与PMN-32PT的摩尔比，且x＝0.04或者0.06。

具体的制备方法包括以下步骤：

(1)将MgO和Nb₂O₅原始粉末按照化学配比混合均匀，烘干后将混合粉末在1000-1100摄氏度烧结2-4小时，获得单相的MgNb₂O₆粉末；将所制备得到的MgNb₂O₆粉末与PbO和TiO₂原始粉末按照化学配比混合均匀，其中PbO过量5mol％-10mol％；烘干后将混合粉末在850-950摄氏度烧结2-4小时，获得单相的PMN-32PT粉末；

(2)将步骤(1)中所制备得到的PMN-32PT粉末与ZnO粉末均匀混合，其中ZnO与PMN-32PT的摩尔比x为0.04或者0.06；混合粉末压片后在1050-1150摄氏度下烧结2-4小时，获得致密的PMN-32PT/xZnO陶瓷。

本发明通过把极性半导体ZnO引入压电材料PMN-32PT中，来提高压电材料的居里温度、压电性质及其热稳定性，其有益效果在于：

(1)样品制备方法简便、效率高，与传统的取代掺杂宿主的做法相比，本发明的方法成本较低、效率高且制备条件宽松；

(2)与不引入ZnO的单相PMN-32PT陶瓷的方法相比，本发明方法引入ZnO形成的PMN-32PT/xZnO陶瓷能够更显著地且同时提高材料的居里温度、压电性质以及热稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中制备得到的PMN-32PT/xZnO陶瓷样品(x＝0,0.04,0.06)的X射线衍射图像。

图2为实施例制备得到的PMN-32PT/xZnO陶瓷样品(x＝0,0.04,0.06)的介电常数随温度变化图像。

图3为实施例制备得到的PMN-32PT/xZnO陶瓷样品(x＝0,0.04,0.06)的变温压电性质图像。

具体实施方式