[发明专利]一种提高铁电材料表观挠曲电效应的方法

说明书

本发明提供了一种提高铁电材料表观挠曲电效应的方法，包括：将铁电材料进行热处理，所述热处理的温度高于铁电材料的居里温度或介电峰值温度，将热处理后的铁电材料进行缓冷。本申请在高于铁电材料居里温度或者介电峰值温度以上进行热处理并且以缓冷的方式冷却至室温，可以大幅度提高铁电材料的表观挠曲电效应。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种提高铁电材料表观挠曲电效应的方法。

背景技术

材料的机电耦合效应可以实现机械能和电能之间的转换，广泛地被应用于制备传感器、驱动器、换能器和能量回收等器件，在民用和国防领域有着十分重要的应用。近年来，一种机电耦合效应-挠曲电效应获得了极大的关注。挠曲电效应为一种材料在存在应变梯度下的极化响应(正挠曲电效应)，或者在存在电场梯度情况下的应力响应(逆挠曲电效应)。挠曲电效应可存在于所有的介电材料中；而目前被广泛研究的压电效应只存在于不具有对称中心的晶体结构的材料中，因而，挠曲电效应是一种比压电效应更为广泛的机电耦合效应。这种物理效应对于材料的介电、铁电等物理性质都有着重要影响，同时也可以利用这种效应设计一些新型的功能材料和器件。比如，利用挠曲电效应可以设计出一种新型压电材料-挠曲电压电复合材料。在这种材料中，一些组成部分具有特殊的形状或结构，能够将所施加的力或电信号转化为应变梯度或者电场梯度，材料产生挠曲电响应，从而使得材料表现出表观的压电性能。

表征挠曲电效应强弱的参数为挠曲电系数。利用挠曲电效应设计和制备新型功能材料和器件需要材料具有高的挠曲电系数，从而获得较高的机电响应。研究表明，材料的挠曲电效应与材料的介电性能存在一定的关系，具有高介电性能的铁电材料具有比较高的挠曲电系数，因而目前铁电材料挠曲电效应的研究获得了比较大的关注。铁电氧化物由于具有强的铁电性、良好的温度稳定性等优点被广泛应用。这些材料主要包括含铋的铁电材料、含铅的铁电材料、BaTiO₃基的铁电材料、SrTiO₃基的铁电材料、LiNbO₃基铁电材料、(Na,K)NbO₃基的铁电材料以及具有钨青铜结构的铁电材料等。目前这些铁电氧化物材料中测量到了高达10^-6～10^-4C/m的挠曲电系数，这为设计实用化的挠曲电材料和器件提供了可能。

然而至今为止，对于这些铁电材料挠曲电效应的产生机理仍缺乏系统的研究和理解，因此对如何提高铁电材料的挠曲电效应仍缺少一个系统有效的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种提高铁电材料表观挠曲电效应的方法。

本申请提供了一种提高铁电材料表观挠曲电效应的方法，包括：

将铁电材料进行热处理，所述热处理的温度高于铁电材料的居里温度或介电峰值温度，将热处理后的铁电材料进行缓冷。

优选的，所述热处理的温度在≤铁电材料居里温度或介电峰值温度以上150℃。

优选的，所述缓冷的方式为自然冷却或随炉冷却。

优选的，所述铁电材料以陶瓷、单晶或薄膜的形式存在。

优选的，所述铁电材料为铁电陶瓷材料，所述铁电陶瓷材料的制备方法为：

将氧化物原料混合，再进行保温合成，然后将得到的粉体进行球磨；

在球磨后的粉体中加入粘结剂压制成型后排塑，最后进行烧结，得到铁电陶瓷材料。

优选的，所述保温的温度为800～1200℃，所述保温的时间为1～2h；所述烧结的温度为900～1400℃，所述烧结的保温时间为1～4h。

优选的，所述热处理的保温时间为1min～1h。

优选的，所述铁电材料进行热处理之前还包括：

将所述铁电材料的表面进行磨平。