[发明专利]一种纳米压电陶瓷能量收集材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米晶压电陶瓷材料，其特征在于，该压电陶瓷材料的化学组成为：0.2Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–0.8Pb(Zr1/2Ti1/2)O3，并在其中掺杂基体材料质量0.5wt.％MnO2。

2.按照权利要求1所述的一种纳米压电陶瓷材料，其特征在于，晶粒尺寸为81nm。

3.制备权利要求1所述的压电陶瓷材料的方法，其特征在于，通过采用高能球磨法得到的纳米级前驱粉体，通过特种烧结工艺–放电等离子烧结，制备得到纳米晶粒尺度的压电陶瓷，具体包括以下步骤：

(1)将Pb3O4、ZnO、Nb2O5、ZrO2、TiO2和MnO2按化学摩尔计量比称量，将称量好的原料放入球磨罐中，以无水乙醇为介质置于行星球磨机中球磨12h，然后100℃条件下烘干；

(2)将干燥后的粉体采用直径为3mm的碳化钨磨球，球料比20:1，进行高能球磨90min；

(3)不需要添加粘结剂，将通过高能球磨法获得的PZN–PZT+MnO2纳米粉体装入圆柱状石墨模具中；将脉冲直流电流通过模具，同时施加高达51MPa的单轴向压力。此外，将样品以100℃/min的速率加热至800℃，然后保持该温度30s；

(4)将烧结样品线切割成圆片，然后放入管式炉中通氧气气氛下700℃退火2h，即得到PZN–PZT+MnO2纳米陶瓷材料。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)圆柱状石墨模具内直径为10mm；步骤(4)圆片直径为10mm和厚度为1.2mm。

5.权利要求1或2所述的纳米晶压电陶瓷材料用于微型化压电能量收集器件。