[发明专利]一种光致变色透明陶瓷的制备方法

说明书

一种光致变色透明陶瓷的制备方法，通过在KSr₂Nb₅O₁₅微晶粉体中人为地创造一定数量Sr²⁺离子空位的缺陷使材料内部产生缺陷能级，提高材料的变色性能；通过合理的球磨工艺实现颗粒级配，提高颗粒堆积密度；通过优化排胶工艺避免坯体中产生较大气孔；通过采用氧气氛烧结使氧原子借由材料内部氧空位迁移排出。本发明得到的陶瓷密度超过4.88g/cm³，500nm～800nm范围内光透过率介于40％～60％，受到波长为400nm，功率密度为1W/cm²的近紫外光照射后，对于可见光，有不同程度的吸收度变化，样片可实现反复多次的近紫外光写入及热擦除，具有良好的稳定性，为后续该体系材料的光功能化应用提供了技术基础。

技术领域

本发明属于透明陶瓷制备技术领域，涉及一种光致变色陶瓷的制备方法，具体涉及一种KSr₂Nb₅O₁₅光致变色透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年来，无机光致变色材料逐渐受到人们的关注。无机光致变色材料因其特殊的光学功能特性，在检测、成像、数据存储、能量转换等方面具有潜在的应用价值。目前的主流光致变色材料多为聚合物及有机材料等。相比而言，无机光致变色材料具有更高的强度、热稳定性、抗腐蚀性及抗老化性等优势，可以应用在更为极端的工作环境并具有更长的使用寿命。然而，受到透光度的限制，无机光致变色材料的研究仍主要围绕在单晶材料及纳米颗粒的薄膜材料。由于单晶材料及纳米薄膜材料的制备成本较高，工艺复杂，设备要求高，制约其发展应用。1974年，人们成功制备了(Pb,La)(Zr,Ti)O₃(简称PLZT)体系的透明陶瓷，并报道了其光致变色性能。随后不断展开有关稀土掺杂提高PLZT透明陶瓷光致变色性能的研究报道。然而，由于PLZT透明陶瓷组分中含有重金属元素Pb，对环境和人体都有较大危害，其应用受到很大的限制。开发具有光致变色性能的无铅透明陶瓷成为无机光致变色材料领域新的研究热点。

近年来，铌酸锶钾(化学式KSr₂Nb₅O₁₅，简称KSN)因其具有铁电、介电、电光、热电、光催化等多种性能而受到科技界的广泛关注。铌酸锶钾具有典型的四方钨青铜结构。其中，NbO₆八面体通过共顶连接形成骨架结构，并沿c轴有序排布，围成三种不同的格位以供阳离子占据。因其特殊的晶体结构，便于实现多种阳离子掺杂，以提高材料的性能。同为四方钨青铜结构的Sr_0.61Ba_0.39Nb₂O₆(简称SBN)晶体材料的光致变色性能已被报道，并有学者尝试了Co、Ru等离子掺杂，以提升SBN材料的光致变色性能。因此，结合功能性和低成本的优势，KSr₂Nb₅O₁₅透明陶瓷的光致变色性能同样值得关注。

原料粉体方面。本发明采用熔盐法制备的KSr₂Nb₅O₁₅微晶粉体为原料，目前有关熔盐法制备KSr₂Nb₅O₁₅微晶粉体的方法已经被报道。公开号为CN1696939的发明创造中，赵丽丽等人提出了一步熔盐法制备铌酸锶钾微晶粉体的方法。公开号为CN102616852A的发明创造中，高峰等人提出了两步熔盐法制备大长径比的针状铌酸锶钾微晶粉体的方法，并后续发表了熔盐法制备针状KSr₂Nb₅O₁₅微晶的相关论文。目前已报道KSr₂Nb₅O₁₅微晶粉体的制备方法多注重颗粒形貌可控，无缺陷。