[发明专利]具有巨负电卡效应的反铁电陶瓷材料、其制备方法与用途

说明书

本发明提供了一种具有巨负电卡效应的反铁电陶瓷材料，所述反铁电陶瓷材料的化学组成为：(Pb_1‑3x/2La_x)(Zr_0.95Ti_0.05)O₃；所述x为0.02～0.1；所述反铁电陶瓷材料具有巨负电卡效应。与现有技术相比，本发明提供的反铁电陶瓷材料电卡效应制冷具有制冷系数大、能量转换率较高和易实现集成化的特点。

技术领域

本发明属于制冷技术领域，尤其涉及一种具有巨负电卡效应的反铁电陶瓷材料、其制备方法与用途。

背景技术

近年来，环境、能源问题凸显，必须大幅度提高现有的制冷技术。以空调为例，目前大规模家庭使用的空调以氟利昂作为致冷剂，但氟利昂会破坏臭氧层，且空气压缩技术的能量转化效率低。随着经济技术的发展人们对制冷技术的需求迅速增加，且新技术的发展对制冷的也要求多样化，因此高效、节能、环保的制冷技术的重要性凸显出来。依据新的制冷物理效应，寻找新的材料，并开发新型、环保的制冷器如热电制冷、磁制冷、铁电制冷等愈来愈得到研究者的关注。

尤其是，与磁卡效应相比较，电卡效应的优势在于获得大温变的大电场比大磁场更容易获得，且成本更低；虽然热电制冷也具备环保、反应快、可控的优点，但其效率太低、成本也相对较高；利用铁电材料制备的制冷机无需外加压缩机、极利于小型化，能够满足新形势下多数的致冷要求，因此发展铁电致冷具有积极意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有巨负电卡效应的反铁电陶瓷材料、其制备方法与用途。

本发明提供了一种具有巨负电卡效应的反铁电陶瓷材料，所述反铁电陶瓷材料的化学组成为：

(Pb_1-3x/2La_x)(Zr_0.95Ti_0.05)O₃；

所述x为0.02～0.1；

所述反铁电陶瓷材料具有巨负电卡效应。

优选的，所述x为0.02、0.04、0.06、0.08或0.1。

优选的，所述反铁电陶瓷材料在电场为55kV/cm的场强下负电卡效应为-0.26K～-3.25K。

本发明还提供了一种反铁电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1)将铅源、钛源、锆源与镧源混合进行球磨后，煅烧，得到第一中间体；

S2)将所述第一中间体进行二次球磨，成型后，依次进行排胶处理与高温烧结，得到反铁电陶瓷材料。

优选的，所述步骤S1)中球磨的分散剂为醇溶剂；所述球磨的时间为20～30h；所述步骤S2)中二次球磨的分散剂为醇溶剂；所述二次球磨的时间为20～30h。

优选的，所述煅烧的温度为700℃～900℃；所述煅烧的时间为3～8h。

优选的，所述排胶处理的温度为550℃～700℃；所述排胶处理的升温速率为1～5℃/min。

优选的，所述高温烧结的温度为1000℃～1500℃；所述高温烧结的时间为3～8h；所述高温烧结的升温速率为1～5℃/min。

本发明还提供了一种上述反铁电陶瓷材料作为制冷材料的应用。

本发明还提供了一种制冷器件，包括上述的反铁电陶瓷材料。