[发明专利]一种稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法

权利要求书

1.一种稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，通过预先制备具有亚稳相结构的稀土镍基钙钛矿氧化物微米尺度粉体材料与有机溶剂混合制成具有一定粘度的浆料；

第二步，将上述浆料通过流延、刮涂、旋涂技术涂敷在衬底材料上成膜；

第三步，待浆料烘干后，在所涉及亚稳相稀土镍基钙钛矿氧化物共晶烧结特征温度下、高压氧气气氛中进行烧结，从而实现其粉体颗粒间、粉体与衬底或牺牲层界面间的共格交联，从而形成具有多孔结构的膜；不同稀土元素的稀土镍基钙钛矿氧化物的烧结温度与压力的选择，须使得材料吉布斯自由能因压力的升高而降低至负值，从而实现粉体间因亚稳相材料生长而交联；

其中，烧结温度范围在300-900摄氏度，烧结中氧气压力范围为5-200兆帕高压氧气气氛下，烧结时间范围为1-50小时。

2.如权利要求1所述的一种稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，所涉及的亚稳相稀土镍基钙钛矿氧化物具有正的吉布斯自由能和扭曲钙钛矿结构；其化学式为ReNiO₃：Re位为除镧以外的单一稀土元素或多种稀土元素的组合，包括镝(Dy)、铒(Er)、镱(Yb)、钐(Sm)、钕(Nd)、铕(Eu)、镨(Pr)、钐钕(Sm_xNd_1-x，0x1)、钐镨(Sm_xPr_1-x，0x1)、铕钕(Eu_xNd_1-x，0x1)、铕镨 (Eu_xPr_1-x，0x1)；B位为镍元素(Ni)；该体系材料具有正的吉布斯合成自由能，从而处于热力学非稳态。

3.如权利要求1所述的一种稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，所述衬底为：单晶硅衬底、锗衬底、玻璃衬底、石英衬底、钛酸锶单晶衬底、氯酸镧单晶衬底。

4.如权利要求1所述的稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，所述高温高压烧结中稀土镍基钙钛矿氧化物的共晶温度，依照稀土元素种类有所不同。

5.如权利要求1所述的稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，所制备膜结构具有多孔结构；其孔隙率并可通过控制预先制备的稀土镍基钙钛矿氧化物粉体颗粒、形貌、烧结压力、烧结温度、薄膜与衬底间界面特性、薄膜与牺牲层间界面特性前驱体特性以及制备工艺条件控制。

6.如权利要求1所述的稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，通过在薄膜与衬底间引入基于Sr₃Al₂O₆、BaO氧化物的牺牲层，实现对所制备亚稳相稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的衬底转移或实现其自支撑结构；其具体步骤如下：

1)在衬底表面用磁控溅射、脉冲激光沉积、湿化学旋涂等工艺技术生长Sr₃Al₂O₆、BaO氧化物牺牲层；

2)在牺牲层上利用流延、刮涂、旋涂技术涂敷基于稀土镍基钙钛矿氧化物粉体所制备的浆料，并通过在共晶烧结点特征温度下的高压高温处理使得粉体共格交联，从而形成稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜；

3)通过水溶液浸泡、水蒸气熏蒸处理工艺，溶解薄膜与衬底之间的牺牲层，从而实现稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的剥离；

4)剥离下的稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜可转移到聚合物衬底上实现其柔性或进一步制备成具有悬空结构的悬臂梁器件。

7.如权利要求1所述的稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜的制备方法，其特征在于，所制备的稀土镍基钙钛矿氧化物多孔膜，可应用进一步应用于制备功能电子器件、逻辑器件、生物质传感器、弱电流探测器、燃料电池、热敏电阻、红外探测敏感材料、气敏电阻材料方面。