[发明专利]一种氧化镧掺杂改性的铌酸钾钠基透明陶瓷及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202010114210.9 申请日: 2020-02-25
公开(公告)号: CN111302798B 公开(公告)日: 2022-02-22
发明(设计)人: 戴中华;郭恕璇;李定妍;刘卫国 申请(专利权)人: 西安工业大学
主分类号: C04B35/495 分类号: C04B35/495;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/634;B24B1/00
代理公司: 西安新思维专利商标事务所有限公司 61114 代理人: 黄秦芳
地址: 710032 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 氧化 掺杂 改性 铌酸钾钠基 透明 陶瓷 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种氧化镧掺杂改性的铌酸钾钠基透明陶瓷及其制备方法。首先按照化学式0.825(K0.5Na0.5)NbO3‑0.175Sr1‑3x/2Lax(Sc0.5Nb0.5)O3进行配料,其中0≤x≤0.03。经球磨、干燥后获得原料粉体;将获得的原料粉体压制成片,于1200~1300℃下烧结,得到氧化镧掺杂的铌酸钾钠基透明陶瓷。本发明制备方法简单、重复性好、成品率高。通过稀土La的掺杂克服了纯铌酸钾钠基陶瓷性能的不足,制得的氧化斓掺杂的铌酸钾钠基陶瓷在可见光区域透射率最高可达65%,同时具有优异的储能特性,储能密度2.2518J/cm3,储能效率为81.9%。

技术领域

本发明属于功能陶瓷材料技术领域,具体涉及一种氧化镧掺杂改性的铌酸钾钠基透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

透明陶瓷是一类备受关注的新型光功能材料。由于其具有优异的铁电、机械性能以及显著的电光效应,且还具有耐高温、耐腐蚀、高硬度和高透明度等特性,使该材料被用作核试验人员及飞行人员的各种军用防具、坦克透明防弹装甲、红外导弹的窗口和整流罩、大口径火炮的点火装置等,在军事、航空领域中占据极其重要的地位。同时透明铁电陶瓷能把光、电、机械性能耦合在一起,显示出多功能特性,因而成为光纤通信、集成光学和信息处理等技术领域的核心材料,可用于反射模显示器、电控光阀、图像存储器、光衰减器、偏振控制器、Q开关、可调谐光滤波器等器件中。除此之外,部分透明铁电陶瓷还具有储能性能,可以作为储能材料使用,这更是透明铁电陶瓷成为一些新兴学科和新兴技术得以实现的关键。

近年来,利用无压烧结法制备的KNN基透明铁电陶瓷由于其高的光学透过率、优异的显微结构特性(高密度、低孔隙率、晶粒细小又均匀)和良好的储能特性而受到关注。2016年,Du等人通过在铌酸钾钠中加入第二组元来抑制晶粒生长,从而制备出在可见光区透光率达到60%的0.8(K0.5Na0.5)NbO3-0.2Sr(Sc0.5Nb0.5)O3透明陶瓷。紧接着,该课题组又在铌酸钾钠中引入铌镁酸铋等其他第二组元,结果表明:细小晶粒和弛豫行为有利于提高储能密度。同年,陕西师范大学Yang等人通过传统固相法制备了(1-x)(K0.37Na0.63)NbO3-xCa(Sc0.5Nb0.5)O3透明铁电陶瓷,研究了密闭和不密闭烧结对陶瓷光学性能的影响,发现密闭条件下光学透过率明显大于非密闭条件下的光学透过率。随后,在Yang等人的研究基础上,同课题组又制备出了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLaBiO3透明铁电陶瓷,在x=0.025时,陶瓷的透光率达到了最大,在可见光区达到了74%,不仅超过了之前KNN基陶瓷的报道值,也超过了大部分铅基透明陶瓷的报道值。

但是,在有关铌酸钾钠基透明陶瓷的报道中,为了获得高透明性或者高的储能密度,都是通过对铌酸钾钠基陶瓷进行固溶第二组元及加入低熔点氧化物,目前对于掺杂稀土元素在铌酸钾钠基透明陶瓷的应用与发展有待深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化镧掺杂铌酸钾钠基透明陶瓷材料及其制备方法,以克服纯铌酸钾钠基陶瓷性能的不足及传统的制备方法所存在的缺陷;这种陶瓷材料具有高透明性和高储能密度,并且具有环境友好、实用性高等特性。

本发明采用的技术方案如下:

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