[发明专利]被动式热释电红外传感器用热释电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于压电陶瓷领域，具体地说，本发明涉及一种热释电材料及其制备方法，尤其是涉及一种低介电常数、低损耗、高的热释电系数、高探测率优值，高机械强度的热释电材料，主要应用于制备高灵敏度被动热释电红外传感器等热释电器件。

背景技术

热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。开启监视器或自动门铃上的应用。

近年来，随着被动红外传感器的应用领域更加广泛，但是现有热释电陶瓷材料在实际热释电红外传感器的应用中由于噪声值高，热释电系数随温度升高而降低，热释电性能随时间衰减。因此引起传感器误报，夏天感应距离近，长期寿命短的缺点。为了减少其误报，夏天感应距离短，延长其使用寿命，使其可以应用于更加恶劣的环境，必须提高现有热释电材料的性能，包括电性能和机械性能，以满足人们对热释电红外传感器越来越高的要求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种被动式热释电红外传感器用热释电陶瓷材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种被动式热释电红外传感器用热释电陶瓷材料，其特征在于所述热释电陶瓷材料的化学组成为：（Pb_1-x-yLa_xSr_y）（Mn_1/3Nb_2/3）_z(Zr_0.94Ti_0.06)_1-zO₃+φat%A；其中：0.002≤x≤0.1，0.01≤y≤0.1， 0.01≤z≤0.1；其中，φ=0或者2.8≤φ≤5.5，所述的A为B₂O₃和Cr₂O₃的混合物，二者的摩尔比为1：1。

作为优选地， 0.002≤x≤0.05， 0.01≤y≤0.04， 0.05≤z≤0.06。

其中，所述热释电陶瓷材料的烧结温度为1150~1200℃，保温时间为2~3 h。

其中，所述热释电陶瓷材料的密度≥7.8g/cm³，晶粒直径≤10μm。

其中，所述热释电陶瓷材料的D33为50~70 pC/N，介电常数为150~250，损耗为0.3%~0.8%，热释电系数≥9×10^-8C/cm²·K。

本发明的第二方面，还涉及上述被动式热释电红外传感器用热释电陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）    混料：按照（Pb_1-x-yLa_xSr_y）（Mn_1/3Nb_2/3）_z(Zr_0.94Ti_0.06)_1-zO₃+φat%A的元素计量比准备粉末原料，并利用湿法球磨进行混合；

2）    预烧：混合后的原料经压滤烘干后进行预烧形成陶瓷煅烧粉体；

3）    研磨：将烧结助剂加入陶瓷煅烧粉体内，进行研磨混合形成陶瓷浆料；

4）    喷雾造粒：在陶瓷浆料内加入粘合剂、增塑剂和脱模剂进行喷雾造粒形成陶瓷颗粒；

5）成型：将陶瓷颗粒进行预压、等静压成型形成陶瓷圆柱体；

6）烧结：采用先排胶，然后进行烧结；

7）烧结后的陶瓷经切割，上电极以及烧渗电极，并在硅油内加压极化后得到所述热释电陶瓷材料。

其中，步骤2）中预烧温度800~900℃，保温时间为1-2h。