[发明专利]一种无铅压电微-纳米线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅压电微‑纳米线及其制备方法，材料组成为：Bi_0.5Na_0.5TiO₃+0.15wt%LiBiO₃+0.02%wtCeO₂。用固相烧结法，结合热处理技术，生长无铅压电微‑纳米线，长度在3‑8μm，直径为100‑500nm，工艺简单，成本低廉，适合大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及的无铅铁电材料，具体是一种ABO₃型钙钛矿结构，无铅压电微-纳米线及其制备方法。

背景技术

纳米技术作为 21世纪一个重要新兴科技领域，在理论与实践上正经历着高速发展，大量新型纳米材料与器件不断被开发出来， 并在生物医学、国防以及日常生活的各个领域展现前所未有的应用前景。纳米发电机可以直接给其它微型电子器件供电，例如在生物传感器、生物医药监控和生物活体探测方面，为了保持纳米系统微小且体内可植入等特性，小型供电系统必不可少。通过液相分解法、拓扑化学固相反应法可以制备BaTiO₃纳米线。另外采用水热法和溶胶-凝胶-水热法可以制备Bi基复钙钛矿结构的纳米线，如Na_0.5Bi_0.5TiO₃, K_0.5Bi_0.5TiO₃和(Na_0.8K_0.2)_0.5Bi_0.5TiO₃纳米线。但是通过固相烧结结合热处理制备无铅压电微-纳米线还未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种ABO₃型钙钛矿结构，无铅压电微-纳米线及其制备方法，通过固相烧结法结合热处理，制备长度在3-8μm，直径为100-500nm的纳米线。

本发明无铅压电微-纳米线，组成为：

Bi_0.5Na_0.5TiO₃+0.15wt%LiBiO₃+0.02%wtCeO₂；

本发明无铅压电微-纳米线的制备方法，采用固相陶瓷烧结法，结合热处理技术，具体包括如下步骤：

（1）按照Bi_0.5Na_0.5TiO₃+0.15wt%LiBiO₃+0.02%wtCeO₂的化学计量分别称取分析纯原料Bi₂O₃、Li₂CO₃、CeO₂、Na₂CO₃和TiO₂，装入球磨罐中，以氧化锆为磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨24小时，分离磨球，将原料在60℃烘干；

（2）烘干后的粉料压制成大块坯体，放入高铝坩埚加盖，于800℃保温2小时合成固溶体；

（3）合成的固溶体在100Mpa冷等静压成型；

（4）成型的原料采用微波快速烧结，在1000℃保温15分钟，烧结成瓷；

（5）烧结的样品放在氧化锆板上，上面覆盖氧化铝板，50℃/min快速升温至612℃保温106分钟，然后随炉冷却至室温；通过热处理的样品生长成无铅压电微-纳米线，长度在3-8μm，直径为100-500nm。

采用本发明方法制备的无铅压电微-纳米线，长度在3-8μm，直径为100-500nm，具有产率高、工艺简单、成本低、易于实现、适合大规模工业生产的优点。

附图说明

图1为本发明无铅压电微-纳米线SEM图。

具体实施方式