[发明专利]基于压电材料的互连三维多孔压电骨架、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种基于压电材料的互连三维多孔压电骨架，其特征在于：所述压电材料利用固相法制备出钛钐两种元素共掺杂的铁酸铋基压电材料，结构式为Bi_1-x Sm_xFe_1-xTi_xO₃，其中0.12≤x ≤0.16，所述铁酸铋基压电材料以纤维素做模板经冷冻技术制备出互连三维多孔压电骨架。

2.权利要求1所述的基于压电材料的互连三维多孔压电骨架的制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）将Bi、Sm、Fe、和Ti的氧化物混合，以乙醇为媒介，球磨混合均匀，之后烘干得到混合原料；

（2）将步骤（1）中混合原料置于马弗炉中煅烧，煅烧后研磨得到压电陶瓷颗粒；

（3）将步骤（2）得到的压电陶瓷颗粒、纤维素和去离子水磁力搅拌12-16h形成均匀的悬浊液；

（4）将步骤（3）得到的悬浊液置于-20℃环境中冷冻结冰，冻结样品置于冷冻干燥机中升华，得到纤维素与压电颗粒的混合物；

（5）将步骤（4）得到的纤维素与压电颗粒的混合物煅烧得到互连三维多孔压电骨架。

3.根据权利要求2所述的基于压电材料的互连三维多孔压电骨架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中Bi、Sm、Fe、和Ti的氧化物分别为Bi₂O₃、Sm₂O₃、Fe₂O₃和TiO₂，球磨24-28h混合均匀，之后80-90℃烘干24-30h。

4.根据权利要求2所述的基于压电材料的互连三维多孔压电骨架的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中以5℃/min的速度升温至900-950℃，煅烧1-2h；煅烧后手动研磨10h得到粒径尺寸为300-400 μm的压电陶瓷颗粒。

5.根据权利要求2所述的基于压电材料的互连三维多孔压电骨架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）悬浊液中压电陶瓷颗粒占8-12wt%，纤维素占4-6 wt%。

6.根据权利要求2所述的基于压电材料的互连三维多孔压电骨架的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中冷冻干燥机的温度为-50℃，升华时间为24-30h。

7.根据权利要求2所述的基于压电材料的互连三维多孔压电骨架的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中以5℃/min的速度升温至400-450℃烧结1h，之后以同样的升温速率升温至900-950℃烧结1h。

8.权利要求2-7任一项制备的互连三维多孔压电骨架在制备柔性压电复合膜中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于步骤如下：

以PET-ITO做下电极铺设在50℃的加热台上，将互连三维多孔压电骨架与硅胶的混合物倒在PET-ITO上，在用刮刀涂布技术制备300μm厚的柔性压电复合膜；20min后，趁混合物未完全固化，在上表面贴上另外一层PET-ITO做上电极，继续固化；总固化时间3-4h，制备得到柔性压电复合膜。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述互连三维多孔压电骨架与硅胶的混合物中互连三维多孔压电骨架的质量分数为10-40wt%。