[发明专利]一种无铅压电纳米阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅压电纳米阵列及其制备方法，材料组成为：0.9Bi_0.5Na_0.5TiO₃‑0.1Bi₂(Mn_4/3Ni_2/3)O₆。通过Bi_0.5Na_0.5TiO₃和A位纯Bi的Bi₂(Mn_4/3Ni_2/3)O₆铁电体复合，结合固相烧结及热处理技术，生长纳米阵列，其中纳米线长度在2‑10μm，直径为60‑800nm，工艺简单，产率高，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，无铅压电纳米阵列及其制备方法。

背景技术

—维压电纳米结构主要包括纳米管，纳米纤维，纳米线以及量子点等。与薄膜不同，纳米线、纳米管等一维材料有更高的比表面积，更高的长径比，具有比薄膜和纳米颗粒更优异的性质，可以大幅缩小器件体积、提高性能，便于集成化制造。而且这些结构不仅具有一些特殊特点如晶体学取向，混合相组成，电畴结构，以及有限尺寸的极化响应等，而且还具有某些特殊的效应例如表界面效应，隧道效应，半导体性铁电体的电子运输等很可能使得铁电一维纳米材料在性能上发生质的变化。一维纳米材料的合成方法有很多种，早期的有纳米平板印刷术如电子束离子束刻蚀、射线或远紫外光刻等，目前兴起的还有化学法。通过纳米平板印刷术制备一维纳米材料的目标性强，而且可以较好的控制材料的微观尺寸，但是这一类方法存在着普遍的缺陷，即生产成本过高且不易实现工业生产。

常见的纳米阵列化学合成方法有模板法、金属溶盐法、水热法和溶胶凝胶法等。但是这些制备方法对材料的种类、生产成本、材料产量和产率方面的都存在不足。通过固相烧结结合热处理制备无铅压电纳米阵列还未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种ABO₃型钙钛矿结构，无铅压电纳米阵列及制备方法，通过Bi_0.5Na_0.5TiO₃和A位纯Bi的Bi₂(Mn_4/3Ni_2/3)O₆铁电体复合，以及固相烧结法与热处理三者有机结合，生长长度在3-8μm，直径为100-500nm的纳米阵列，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。

本发明一种无铅压电纳米阵列，材料组成为：

0.9Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.1Bi₂(Mn_4/3Ni_2/3)O₆。

本发明无铅压电纳米阵列的制备方法，采用传统陶瓷烧结法，结合热处理技术，具体包括如下步骤：

(1)按照Bi_0.5Na_0.5TiO₃的化学计量分别称取分析纯原料Bi₂O₃、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，再在高铝坩埚中于850℃保温2小时预合成Bi_0.5Na_0.5TiO₃粉体；